РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ИЗГОТОВЛЕНИЮ
СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

     
     
     УТВЕРЖДЕНЫ директором НИИЖБ 24 июля 1986 года
     
     
     Печатается по решению секции бетонных и железобетонных конструкций НТС НИИЖБ Госстроя СССР от 20 июня 1986 г.     
     
     Содержат основные положения по проектированию и изготовлению элементов несущих и ограждающих конструкций из сталефибробетона. Приведены рекомендации по конструированию, расчету и технологии изготовления сталефибробетонных конструкций. Даны примеры расчета конструкций и подбора состава сталефибробетона.
     
     Предназначены для инженерно-технических работников проектных и научно-исследовательских организаций.
     

ПРЕДИСЛОВИЕ

     
     В производстве строительных конструкций в настоящее время находит применение сталефибробетон - бетон, армированный тонкими стальными волокнами (фибрами), который является новой разновидностью железобетона. Опыт проектирования, изготовления и эксплуатации сталефибробетонных конструкций в различных областях строительства показал технико-экономическую эффективность их применения.
     
     Настоящие Рекомендации содержат положения по расчету и конструированию сталефибробетонных конструкций, а также по технологии их изготовления. В приложениях даны примеры расчета конструкций, подбора состава сталефибробетона и оценки экономической эффективности применения сталефибробетонных конструкций.
     
     Рекомендации разработаны НИИЖБ Госстроя СССР (д-ра техн. наук, профессора Б.А.Крылов, Л.А.Малинина, Г.К.Хайдуков, кандидаты техн. наук И.В.Волков, К.М.Королев, Ю.А.Рогатин, В.А.Беляева, В.И.Бондаренко, В.Н.Кузин, В.П.Рыбасов, А.М.Подвальный, инж. Г.М.Платонова) совместно с ЛенЗНИИЭП Госгражданстроя СССР (кандидаты техн. наук Л.Г.Курбатов, А.В.Копацкий, инж. В.М.Косарев), ЦНИИпромзданий Госстроя СССР (кандидаты техн. наук Ф.Н.Рабинович, Л.Л.Лемыш, Г.А.Шикунов, инж. Г.И.Максакова) при участии ЛИСИ Минвуза РСФСР (д-р техн. наук И.А.Лобанов), ЛатНИИстроительства Госстроя ЛатвССР (д-р техн. наук X.Б.Циммерманис, кандидаты техн. наук В.Б.Арончик, О.В.Коротышевский), ВНИИжелезобетона Минстройматериалов СССР (д-р техн. наук М.М.Холмянский, кандидаты техн. наук Д.Ф.Толорая, Т.Г.Тарарина, инж. Ю.П.Винарский).
     
     При разработке Рекомендаций использованы материалы ВНИИметиза Минчермета СССР (кандидаты техн. наук В.Н.Белалов, А.В.Анашкин, инж. А.В.Белов) и Челябинского ПИ Минвуза РСФСР (канд. техн. наук Б.А.Евсеев), ЛИИЖТ МПС СССР (канд. техн. наук Г.С.Родов), СПКО "Оргтехстроя" Минпромстройматериалов ЛатвССР (канд. техн. наук А.К.Лидумс, инж. Б.А.Альсиньиш), треста "Леноргинжстрой" Ленгорисполкома (инж. М.Я.Хазанов), Главленинградстроя (инж. В.С.Стерин), Алтайского ПИ Минвуза РСФСР (канд. техн. наук К.В.Талантова), ИСМиС АН ГрузССР (канд. техн. наук А.В.Сакварелидзе).
     
     Научное редактирование осуществлено д-ром техн. наук, проф. Г.К.Хайдуковым, кандидатами техн. наук И.В.Волковым, В.А.Беляевой, К.М.Королевым, Ф.Н.Рабиновичем, Л.Г.Курбатовым, В.В.Фигаровским, И.М.Дробященко.
     

     1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

     
     1.1. Настоящие Рекомендации распространяются на проектирование и изготовление элементов несущих и ограждащих конструкций из сталефибробетона зданий и сооружений различного назначения.
     
     Сталефибробетон является разновидностью дисперсно-армированного железобетона и изготовляется из мелкозернистого бетона, в котором в качестве арматуры используются стальные фибры, равномерно распределенные по объему бетона. Совместность работы бетона и стальных фибр обеспечивается в результате сцепления по их поверхности, а также устройства анкеров в виде утолщений или загибов на концах фибр.
     
     Может быть применено комбинированное армирование стальными фибрами и обычной или предварительно напряженной стержневой (или проволочной) арматурой.
     
     1.2. Рекомендациями следует пользоваться при проектировании комбинированно армированных сталефибробетонных элементов со стержневой или проволочной равномерно распределенной арматурой при соответствующем экспериментальном обосновании.
     
     1.3. Рекомендации содержат положения по проектированию сталефибробетонных конструкций, предназначенных для работы при систематическом воздействии температуры не выше 50 °С и не ниже -70 °С.
     
     При проектировании сталефибробетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях с систематическим воздействием температуры выше 50 °С в среде с агрессивной степенью воздействия на железобетонные конструкции, необходимо учитывать дополнительные требования, предъявляемые к таким конструкциям соответствующими нормативными документами.
     
     По показателям прочности бетона приняты классы бетона в соответствии с ГОСТ 25192-82 и СТ СЭВ 1406-78.

     
     Основные буквенные обозначения, принятые в настоящих Рекомендациях согласно СТ СЭВ 1565-79, и используемая терминология приведены в прил.1.
     
     1.4. Сталефибробетонные конструкции в зависимости от их армирования подразделяются на конструкции:
     
     с фибровым армированием - при их армировании стальными фибрами, равномерно распределенными по сечению (объему) элемента*;
     
     с комбинированным армированием - при их армировании стальными фибрами, равномерно распределенными по сечению (объему) элемента, в сочетании со стержневой или проволочной арматурой (как в обычном железобетоне).
__________________
     * Допускается применение фибрового армирования части сечения элемента (зонное фибровое армирование), например, фиброкаркасами.
     

     1.5. Сталефибробетонные конструкции согласно СТ СЭВ 1406-78 должны быть обеспечены с требуемой надежностью от возникновения всех видов предельных состояний с помощью расчета, выбора материалов, установления размеров элементов и их конструированием.
     
     1.6. Сталефибробетонные конструкции применяются в неагрессивной среде. Допускается применение сталефибробетонных конструкций в среде со слабой степенью агрессивного воздействия на железобетонные конструкции при выполнении требований, установленных СНиП 2.03.11-85 с учетом п.2.28 и настоящих Рекомендаций (см. п.5.11).
     
     1.7. Выбор конструктивных решений сталефибробетонных конструкций следует производить исходя из технико-экономической целесообразности применения таких конструкций в конкретных условиях строительства с учетом максимального снижения их материало-, трудо-, энергоемкости и стоимости.
     
     Сталефибробетон рекомендуется применять в конструкциях зданий и сооружений, для которых существенное значение имеют снижение собственного веса, уменьшение раскрытия трещин, обеспечение водонепроницаемости бетона и повышение долговечности.
     
     1.8. При выборе конструктивных решений следует учитывать методы изготовления, монтажа и условия эксплуатации конструкций.
     
     Форму и размеры сечений элементов следует принимать исходя из наиболее полного учета свойств сталефибробетонных конструкций, возможности заводского механизированного и автоматизированного изготовления, удобства транспортирования и монтажа.
     
     1.9. Сталефибробетонные конструкции могут изготовляться, с учетом положений настоящих Рекомендаций, различными технологическими приемами: предварительным приготовлением смеси в бетоносмесителях, уплотнением с помощью вибрирования и вакуумирования, роликовым прессованием, пневмонабрызгом, центрифугированием, армированием фиброкаркасами с раздельным бетонированием и др.
     
     1.10. Сталефибробетон рекомендуется для изготовления конструкций, в которых наиболее эффективно могут быть использованы следующие его технические преимущества по сравнению с обычным железобетоном:
     
     повышенные трещиностойкость, ударная вязкость, износостойкость,  морозостойкость;
     

     возможность использования более эффективных конструктивных решений, чем при обычном армировании, например, тонкостенных конструкций, конструкций без стержневой или сетчатой распределительной и поперечной арматуры, тонкостенных конструкций со стержневой растянутой арматурой, не доводящейся до опоры и др.;
     
     снижение трудозатрат на арматурные работы, повышение степени механизации и автоматизации производства железобетонных конструкций, например, в сборных тонкостенных оболочках, складках, ребристых плитах покрытий и перекрытий, сборных колоннах, балках, монолитных днищах емкостных сооружений, дорожных и аэродромных покрытиях, монолитных и сборных полах промышленных и общественных зданий и др.;
     
     возможность применения новых, более производительных приемов формования армированных конструкций, например, пневмонабрызг, метод погиба свежеотформованных листовых изделий, роликовое прессование и др.
     
     1.11. Для изготовления сталефибробетона применяется мелкозернистый бетон на мелком плотном заполнителе и цементном вяжущем. Допускается использование крупного плотного или пористого заполнителя (фракций до 10 мм) в количестве до 20% по объему заполнителя.
     
     1.12. Для фибрового армирования используются фибры, представляющие собой отрезки стальной проволоки, в том числе из отработанных канатов или тонкого стального листа, изготовляемые механизированным способом.
     
     Кроме того, фибры могут изготавливаться из стального расплава или сляба, а также из отходов производства после их соответствующей обработки*, например, кордовой проволоки, токарной стружки и др.
________________
     * Указанные фибры могут применяться после экспериментальной проверки и соответствующего обоснования в установленном порядке.
     
     Для повышения коррозионной стойкости конструкции на фибры может быть нанесено защитное покрытие или могут применяться фибры из нержавеющей стали.
     
     1.13. Фибры могут иметь различное поперечное сечение (круглое, овальное, прямоугольное или др.) с размерами от 0,2 до 1,6 мм и длину от 10 до 160 мм*. Поверхность фибр может быть профилированной, обработанной травлением и, как исключение, гладкой.
________________
     * Фибры больших размеров допускается использовать при технико-экономическом обосновании и экспериментальной проверке в установленном порядке.
     

      1.14. Размеры и форма стальных фибр принимаются в зависимости от вида и назначения конструкций и технологических требований по их изготовлению, исходя из обеспечения максимального использования прочностных свойств фибр в сталефибробетоне с учетом положений пп.3.6-3.12 настоящих Рекомендаций.
     
     1.15. Сталефибробетонные элементы с фибровым армированием рекомендуется применять в конструкциях:
     
     работающих преимущественно на ударные нагрузки, истирание и продавливание;
     
     работающих на сжатие при эксцентриситетах приложения продольной силы, не превышающих величин, указанных в п.3.3 СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции";
     
     работающих на изгиб при соблюдении условия (2) п.3.7 настоящих Рекомендаций, исключающего их хрупкое разрушение;
     
     указанных в п.1.7, б СНиП 2.03.01-84.
     
     1.16. При проектировании сталефибробетонных конструкций следует руководствоваться общими положениями СНиП 2.03.01-84 (пп.1.1-1.6, 1.8-1.9, 1.22), СНиП 2.03.03-85 "Армоцементные конструкции" и настоящих Рекомендаций.
     
     1.17. Расчет сталефибробетонных конструкций производят по несущей способности (предельные состояния первой группы) и по пригодности к нормальной эксплуатации (предельные состояния второй группы) согласно основным положениям СНиП 2.03.01-84, СНиП 2.03.03-85 и настоящих Рекомендаций, учитывающим особенности сталефибробетонных конструкций:
     
     дисперсность армирования;
     
     тонкостенность конструкции;
     
     уменьшенный по сравнению с бетонным защитный слой для стержневой или проволочной арматуры при комбинированном армировании.
     
     1.18. Трещиностойкость сталефибробетонных конструкций с комбинированным или фибровым армированием должна отвечать требованиям п.1.13 СНиП 2.03.03-85 и пп.1.19, 1.20 настоящих Рекомендаций и назначаться в соответствии с видом армирования и классом применяемой стержневой или проволочной арматуры.
     
     1.19. Сталефибробетонные конструкции, в которых соблюдается условие (1) п.3.7 настоящих Рекомендаций, проектируются как железобетонные или армоцементные с учетом характеристик сталефибробетона  и  в соответствии с положениями пп.3.1-3.18 настоящих Рекомендаций.
     
      Сталефибробетонные конструкции, в которых не соблюдается условие (1) п.3.7 настоящих Рекомендаций, проектируются как бетонные с заменой характеристик  и  соответственно на  и  согласно положениям пп.3.1-3.7, 3.39 и 3.40 СНиП 2.03.01-84.
     
     1.20. Категории требований к трещиностойкости сталефибробетонных конструкций в зависимости от условий их работы и вида арматуры, а также величины предельно допустимой ширины раскрытия трещин приведены в табл.1.
     
     

Таблица 1

     
     
     1.21. Средняя плотность мелкозернистого бетона, учитываемая при расчете сталефибробетонных конструкций, принята равной 2200 кг/м.
     
     1.22. В рабочих чертежах конструкций из сталефибробетона в случае необходимости приводятся требования к ориентации и распределению фибровой арматуры, а также сведения о технологических приемах изготовления, обеспечивающих выполнение этих требований (например, армирование фиброкаркасами, раздельное формование и др.).
     
     1.23. Определение усилий в сталефибробетонных элементах, работающих как тонкостенные пространственные конструкции, производится в соответствии с "Руководством по проектированию железобетонных пространственных конструкций покрытий и перекрытий" (М., НИИЖБ. 1979).
     
     Дополнительные рекомендации по проектированию предварительно напряженных конструкций
     
     1.24. Предварительно напряженные сталефибробетонные конструкции следует проектировать в соответствии с требованиями пп.1.23-1.40 СНиП 2.03.01-84, пп.1.21, 1.23 и 1.25 СНиП 2.03.03-85 и п.1.25 настоящих Рекомендаций.
     
     1.25. Потери предварительного напряжения арматуры для сталефибробетонных конструкций следует определять по указаниям пп.1.25-1.27 СНиП 2.03.01-84 как для мелкозернистого бетона.
     
     При этом значения потерь предварительного напряжения от усадки и ползучести мелкозернистого бетона принимаются по табл.5 СНиП 2.03.01-84 с умножением на коэффициент 0,9, учитывающий влияние фибрового армирования при 0,007.
     

     2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

     
     Мелкозернистый бетон
     
     2.1. Для сталефибробетонных конструкций следует применять конструкционный мелкозернистый бетон средней плотностью не менее 2200 кг/м с крупностью зерен до 5 мм в соответствии с ГОСТ 25192-82.
     
     Бетон должен иметь водопоглощение не более 8%.
     
     2.2. Для сталефибробетонных конструкций в зависимости от их вида и условий работы рекомендуется применять мелкозернистый бетон следующих классов и марок:
     
     а) классов по прочности на сжатие
     
     бетон группы А (естественного твердения или подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении, на песке с модулем крупности свыше 2,0) - В20, В25, В30, В35 и В40;
     
     бетон группы Б (естественного твердения или подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении, на песке с модулем крупности 2,0 и менее) - В20, В25, В30 и В35;
     
     бетон группы В (подвергнутый автоклавной обработке) - В20, В25, В30, В35, В40, В45, В50, В55, В60.
     
     Допускается применение бетона промежуточных классов В22,5 и В27,5 при условии, что это приводит к экономии цемента по сравнению с применением бетона соответственно классов В25 и В30 и не снижает других технико-экономических показателей конструкций;
     
     б) классов по прочности на осевое растяжение - 1,6;  2; 2,4; 2,8 и 3,2;
     
     в) марок по морозостойкости - F50; F75, F100, F150, F200, F250, F300, F400 и F500;
     
     г) марок по водонепроницаемости - W4, W6, W8, W10 и W12.
     
     2.3. Возраст бетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие и осевое растяжение, назначается при проектировании, исходя из возможных реальных сроков фактического загружения конструкций проектными нагрузками, способа возведения и условий твердения бетона. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливается в возрасте 28 сут.
     
     Значение отпускной прочности бетона в элементах сборных конструкций назначается согласно указаниям ГОСТ 13015.0-83* и стандартов или Технических условий на конструкции конкретных видов.

________________

     * На территории Российской федерации действует ГОСТ 13015-2003. - Примечание .
     
      2.4. Для предварительно напряженных сталефибробетонных элементов класс бетона по прочности на сжатие, в котором расположена напрягаемая арматура, принимается не ниже указанного в табл.8 СНиП 2.03.01-84 в зависимости от вида и класса напрягаемой арматуры, ее диаметра и наличия анкерных устройств.
     
     2.5. Минимальные марки по морозостойкости и водонепроницаемости мелкозернистого бетона в зависимости от условий работы сталефибробетонных конструкций принимаются в соответствии с указаниями п.2.9 СНиП 2.03.01-84.
     

     2.6. Для замоноличивания стыков сталефибробетонных элементов класс бетона следует принимать в зависимости от условий работы соединяемых элементов, но не менее, чем класс бетона соединяемых элементов.
     
     Нормативные и расчетные характеристики мелкозернистого бетона
     
     2.7. Нормативные и расчетные сопротивления мелкозернистого бетона, а также коэффициенты условий работы принимаются согласно указаниям пп.2.11-2.13 СНиП 2.03.01-84.
     
     2.8. Значения начального модуля упругости , коэффициента линейной температурной деформации , начального коэффициента поперечной деформации (коэффициента Пуассона) и модуля сдвига мелкозернистого бетона принимаются в соответствии с указаниями пп.2.11-2.13 СНиП 2.03.03-85.
     
     Арматура
     
     2.9. Для фибрового армирования сталефибробетонных конструкций принимается фибра, изготовляемая из:
     
     1) проволоки малоуглеродистой общего назначения по ТУ 14-4-1093-86;
     
     2) стального тонкого листа по ТУ 21-33-60-86;
     
     3) отработанных канатов по ТУ 67-797-86.
     
     2.10. Рекомендуемый сортамент фибры и Технические условия на ее изготовление приведены в прил.7, 8, 9 настоящих Рекомендаций.
     
     2.11. Допускается применение других видов фибр, указанных в п.1.12 настоящих Рекомендаций, при условии технико-экономического обоснования.
     
     2.12. Стержневая и проволочная арматура для комбинированно армированных сталефибробетонных конструкций принимается в соответствии с указаниями СНиП 2.03.01-84.
     
     2.13. Выбор стержневой и проволочной арматуры в зависимости от типа конструкций, наличия предварительного напряжения, условий возведения и эксплуатации, а также выбор марок стали для закладных деталей производится согласно положениям СНиП 2.03.01-84 и пп.1.20, 5.11 настоящих Рекомендаций.
     
     Нормативные и расчетные характеристики арматуры
     
     2.14. За нормативные сопротивления растяжению фибровой арматуры принимаются наименьшие контролируемые значения:
     
     предала текучести - для фибры из стального листа;
     
     временного сопротивления разрыву - для фибры из проволоки малоуглеродистой или из отработанных канатов.
     
     Указанные контролируемые характеристики фибровой арматуры принимаются в соответствии с государственными стандартами или Техническими условиями на фибру и гарантируются с вероятностью не менее 0,95.
     
     2.15. Расчетные сопротивления фибровой арматуры растяжению для предельных состояний первой группы  определяются путем деления нормативных сопротивлений на коэффициент безопасности по фибровой арматуре , принимаемый в зависимости от вида фибровой арматуры по табл.2.
     
     

Таблица 2

     
     
     2.16. Нормативные сопротивления, коэффициенты надежности и расчетные сопротивления растяжению для основных видов фибровой арматуры приведены в табл.2.
     
     2.17. Модуль упругости стальной фибровой арматуры, приведенной в табл.2, принимается равным:
     

     
     2.18. При комбинированном армировании нормативные и расчетные сопротивления стержневой и проволочной арматуры, коэффициенты условий работы и модули упругости этой арматуры принимаются согласно указаниям СНиП 2.03.01-84.
     
     2.19. Длину зоны передачи напряжений  для напрягаемой арматуры без анкеров при комбинированном армировании рекомендуется определять по указаниям п.2.29 СНиП 2.03.01-84.
     
     

     3. РАСЧЕТ СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ПЕРВОЙ ГРУППЫ

     
     3.1. При расчете сталефибробетонных конструкций по прочности, они рассматриваются как железобетонные с фибровой арматурой, равномерно распределенной по всему сечению или его части (при зонном фибровом армировании).
     
     3.2. Расчет сталефибробетонных конструкций по предельным состояниям первой группы производится по методике СНиП 2.03.03-85 и согласно пп.3.3-3.7 настоящих Рекомендаций.
     
     3.3. Расчет элементов сталефибробетонных конструкций по прочности производится для сечений, нормальных и наклонных к продольной оси. В случае надобности производится расчет элементов на местное действие нагрузки (смятие и продавливание).
     
     3.4. Расчет элементов сталефибробетонных конструкций на смятие следует производить согласно СНиП 2.03.01-84, на продавливание - по п.3.23 настоящих Рекомендаций.
     
     Расчет по прочности сечений, нормальных к продольной оси элемента
     
     3.5. Предельные усилия в сечении, нормальном к продольной оси элемента, определяются исходя из следующих предпосылок (рис.1):
     
     сопротивление сталефибробетона сжатию выражается напряжениями, равными , равномерно распределенными в пределах частей сечения элемента в сжатой зоне;
     
     сопротивление сталефибробетона растяжению выражается напряжениями, равными , равномерно распределенными в пределах частей сечения элемента в растянутой зоне;
     
     напряжения в стержневой или проволочной арматуре, расположенной в сжатой зоне сечения, принимаются постоянными и не более  и ;
     
     напряжения в стержневой или проволочной арматуре, расположенной в растянутой зоне сечения, принимаются постоянными и не более  и .
     
     

Рис.1. Схема внутренних усилий и эпюры напряжений в сечении, нормальном к продольной оси элемента (общий случай)

1 - сосредоточенная стержневая или проволочная арматура

     
     
     При этом значения сопротивления сталефибробетона сжатию  и растяжению  могут изменяться в пределах частей сечения элемента, в зависимости от его формы и размеров, что учитывается расчетом в соответствии с пп.3.6-3.12 настоящих Рекомендаций.
     
     3.6. Расчетное сопротивление растяжению сталефибробетона  определяется в зависимости от класса бетона, вида и размеров фибры, характера ее поверхности, геометрии и размеров сечения элемента по пп.3.7-3.9 настоящих Рекомендаций.
     
     3.7. При определении  различаются два случая:
     
     сопротивление растяжению сталефибробетона исчерпывается из-за обрыва некоторого количества фибр и выдергивания остальных
     

;                                                                 (1)

     
     сопротивление растяжению сталефибробетона исчерпывается из-за выдергивания из бетона условно всех фибр
     

.                                                                    (2)

     
     В условиях (1) и (2)
     
      - длина заделки фибры в бетон, обеспечивающая ее разрыв при выдергивании, определяемая по формуле
     

,                                          (3)

     
где  - диаметр используемой фибры, мм;  - расчетное сопротивление растяжению фибр, МПа;  - расчетное сопротивление бетона сжатию, МПа;  - коэффициент, учитывающий сцепление фибр с бетоном по контактной поверхности и принимаемый по табл.3.

Таблица 3

     
     
     3.8. Если имеет место 1-й случай исчерпания сопротивления растяжению сталефибробетона (условие (1) п.3.7 настоящих Рекомендаций), величина  определяется по формуле
     

,                          (4)

     
где  - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,1 в случае использования фибр с анкерами на концах и равным 1,0 в других случаях;  - коэффициент, учитывающий ориентацию фибр в объеме элемента в зависимости от размеров фибр и сечения элемента и принимаемый по табл.4;  - коэффициент фибрового армирования по объему.
     
     

Таблица 4

     
     
     3.9. Если имеет место 2-й случай исчерпания сопротивления растяжению сталефибробетона (условие (2) п.3.7 настоящих Рекомендаций), величина  определяется по формуле
     

,                          (5)

где  - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,2.
     
     3.10. Значения коэффициентов  и  в случаях применения прогрессивных технологий могут быть уточнены после экспериментального обоснования в соответствующем порядке.
     
     3.11. Для определения величины  коэффициент  принимается по табл.4 различным для отдельных частей сечения рассчитываемого элемента (верхней полки, нижней полки, стенки, ребра и т.п.) в зависимости от их размеров.
     
     3.12. Расчетное сопротивление сжатию сталефибробетона  определяется в зависимости от класса бетона, вида и размеров фибры, характера ее поверхности, геометрии и размеров сечения элемента. При этом учитывается только работа фибр, ориентированных нормально к направлению внешнего сжимающего усилия и удовлетворяющих условию (1) п.3.7 настоящих Рекомендаций.
     
     Величина  определяется по формуле
     

,                                  (6)

     
где  - коэффициент, учитывающий работу фибр в сечении, перпендикулярном направлению внешнего сжимающего усилия, принимаемый по табл.5;  - коэффициент эффективности косвенного армирования фибрами, вычисляемый по формуле
     

,                                             (7)

     
здесь
     

.                                         (8)

     
     
Таблица 5

     

     3.13. Расчет по прочности сечений, нормальных к продольной оси сталефибробетонного элемента, когда сила действует в плоскости оси симметрии, производится согласно основным положениям СНиП 2.03.01-84, пп.3.3-3.40 СНиП 2.03.03-85 с использованием приведенных в нем формул и с учетом положений пп.3.1-3.18 настоящих Рекомендаций.
     
     При этом расчет сталефибробетонных элементов ведется при:
     
     фибровом армировании - как армоцементных элементов с арматурой, приведенной к равномерно распределенной по сечению элемента (см. п.3.2 СНиП 2.03.03-85);
     
     комбинированном армировании - как армоцементных элементов с комбинированным армированием (см. п.3.3-3.19 СНиП 2.03.03-85), с учетом изменений в расчетных формулах, приведенных в пп.3.14-3.18 настоящих Рекомендаций, и используя приведенные в них расчетные схемы усилий и эпюр напряжений в сечениях сталефибробетонных элементов.
     
     3.14. Фибровую арматуру при расчете по прочности сталефибробетонных конструкций следует принимать равномерно распределенной по сечению элемента с коэффициентом приведенного армирования по площади, определяемым по формулам:
     
     для растянутой зоны
     

;                                                           (9)

     
     для сжатой зоны
     

,                                                        (10)

     
где  и  коэффициенты, принимаемые соответственно по табл.4 и 5.
     
     3.15. Расчет прочности нормальных сечений изгибаемых, внецентренно сжатых, центрально- и внецентренно растянутых сталефибробетонных элементов производят по формулам (1)-(5), (7-23) пп.3.5-3.13 СНиП 2.03.03-85 с заменой в них величин, используемых для армоцемента на величины для сталефибробетона в соответствии с табл.6.
     
     

Таблица 6

     
     
     Другие обозначения и величины в указанных формулах принимаюся без изменений.
     
     Величины , ,  (для полки),  (для ребра или стенки) и ,  (для кольцевого сечения) определяют по пп.3.7-3.12 настоящих Рекомендаций с использованием в формулах (4)-(6) коэффициентов ориентации соответственно для отдельных частей сечения элемента:  - для сжатой полки;  - для растянутой полки;  - для растянутой зоны сечения ребра или стенки;  - для сжатой зоны сечения ребра или стенки;  и  - для растянутой и сжатой зон кольцевого сечения.
     
     3.16. При расчете сталефибробетонных конструкций по пп.3.13-3.15 настоящих Рекомендаций используются расчетные схемы внутренних усилий и напряжений, приведенные для элементов:
     
     изгибаемых - на рис.2-4;
     
     внецентренно сжатых - на рис.5, 6;
     

     внецентренно растянутых - на рис.7.

Рис.2. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого элемента прямоугольного сечения при фибровом армировании

Рис.3. Схема усилий и эпюра напряжений в сечениях, нормальных к продольной оси изгибаемого железобетонного элемента прямоугольного сечения при комбинированном армировании

1 - стержневая или проволочная арматура

     
Рис.4. Схема распределения усилий и эпюра напряжений в сечениях, нормальных к продольной оси изгибаемого элемента двутаврового сечения при комбинированном армировании

а - при ; б - при ;

1 - стержневая или проволочная арматура

Рис.5. Схема усилий и эпюра напряжений во внецентренно сжатых элементах двутаврового сечения
при фибровом армировании

Рис.6. Схема усилий и эпюра напряжений во внецентренно сжатых элементах двутаврового сечения
при комбинированном армировании и

1 - стержневая или проволочная арматура

Рис.7. Эпюры напряжений во внецентренно растянутых элементах прямоугольного сечения

а - при приложении продольной силы  в пределах ядра сечения; б - то же, за пределами

1 - стержневая или проволочная арматура

     
     
     3.17. При расчете по прочности изгибаемых сталефибробетонных элементов складчатого сечения с комбинированным армированием проволочной арматурой класса Вр-II значение величины  в расчетных формулах (7)-(22) пп.3.7-3.12 СНиП 2.03.03-85 (см. рис.3, 4) принимается умноженным на коэффициент условий работы , равный:
     

     
где  - суммарное предельное усилие в растянутой проволочной арматуре

.

     3.18. При расчете по прочности изгибаемых элементов сталефибробетонных конструкций рекомендуется соблюдать условие . В случае, когда площадь сечения растянутой арматуры по конструктивным соображениям или из расчета по предельным состояниям второй группы принята большей, чем это требуется для соблюдения условия , то для элементов из бетона класса В30 и ниже при комбинированном армировании с ненапрягаемой арматурой классов A-I, А-II, А-III и Вр-I допускается производить расчет по формулам (4), (7), (10), (11), (14) и (15) СНиП 2.03.03-85, принимая .
     
     Для элементов из бетона классов выше В30 и для стержневой или проволочной арматуры, обычной или преднапряженной, более высоких классов, чем приведенные в настоящем пункте, рекомендуется производить уточненный расчет, пользуясь общими указаниями п.3.17 формулы (28), (31), (33), (34) и (35) СНиП 2.03.01-84, с учетом положений пп.3.14-3.16 настоящих Рекомендаций и расчетных схем, приведенных на рис.3 и 4, б.
     
     Расчет по прочности сечений, наклонных к продольной оси элемента
     
     3.19. Расчет сталефибробетонных элементов по наклонным сечениям выполняют на действие: поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами; поперечной силы по наклонной трещине; изгибающего момента по наклонной трещине в соответствии с положениями пп.3.21-3.23 СНиП 2.03.03-85 и пп.3.20-3.22 настоящих Рекомендаций.
     
     3.20. Расчет сталефибробетонных элементов прямоугольного сечения на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами выполняют с учетом указаний и по формулам (44) и (46) СНиП 2.03.03-85. При этом значение  определяют по формуле (87) СНиП 2.03.01-84
     

*,

     
где * ( - см. п.3.15 настоящих Рекомендаций).
________________
     * Формула и экспликации к ней соответствуют оригиналу. - Примечание .
     
     Значение правой части в формуле (44) СНиП 2.03.03-85 принимают не более 1,3.
     
      3.21. Расчет сталефибробетонных элементов по прочности на действие поперечной силы по наклонной трещине выполняют с учетом указаний и по формулам (47)-(51) СНиП 2.03.03-85. При этом в формулах (48), (49), (50) и (51) производят замену величин:
     

 на ;  на ;  на ,

     
где  определяется по пп.3.7-3.9, 3.15 настоящих Рекомендаций и формулам (4), (5) с заменой в них коэффициента  на  (см. п.3.15).
     
     3.22. Расчет сечений, наклонных к продольной оси сталефибробетонных элементов на действие изгибающего момента выполняют в соответствии с положениями п.3.23 и по формуле (52) СНиП 2.03.03-85. При этом в формуле (52) производят замену величин:
     

 на ;  на ,

где  и  - величины, определяемые по пп.3.7-3.9 и 3.15 настоящих Рекомендаций.
     
     Расчет на продавливание
     
     3.23. Расчет на продавливание плитных конструкций из сталефибробетона без поперечной арматуры рекомендуется производить исходя из положений п.3.42 СНиП 2.03.01-84, заменяя условие формулы (107) на условие
     

,                              (11)

     
где  - принимается в соответствии с пп.3.7-3.9 и 3.15 настоящих Рекомендаций и формулам (4), (5) с заменой в них коэффициента  на ;  - полная высота сечения элемента;  - среднеарифметическое значений периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды, образующейся при продавливании в пределах рабочей высоты сечения (см. черт.16 СНиП 2.03.01-84).
     
     

     4. РАСЧЕТ СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ВТОРОЙ ГРУППЫ

     
     Расчет по образованию трещин
     
     4.1. Расчет элементов сталефибробетонных конструкций по образованию трещин, нормальных и наклонных к продольной оси элемента, производят в соответствии с указаниями пп.4.2-4.9, 4.11 СНиП 2.03.01-84 и пп.4.1-4.2, 4.13 СНиП 2.03.03-85 как для армоцементных конструкций из мелкозернистого бетона соответствующего класса, а также согласно п.4.2 настоящих Рекомендаций.
     
     4.2. Момент трещинообразования  для сталефибробетонных элементов определяют по формулам (75) и (76) п.4.13 СНиП 2.03.03-85. При этом величину  определяют по формуле
     

,                       (12)

     
где ,  и  - моменты инерции сжатой зоны бетона, площадей сечения фибровой или фибровой и стержневой (проволочной) арматуры, расположенной соответственно в сжатой и растянутой зонах сечения, относительно нулевой линии;  - статический момент площади сечения растянутой зоны бетона относительно нулевой линии;  - отношение модулей упругости фибровой арматуры  и бетона .
     
     Положение нулевой линии определяют по формуле
     

,                       (13)

     
где ,  и  - статические моменты площадей сечения сжатой зоны бетона, площадей сечения фибровой или фибровой и стержневой (проволочной) арматуры, расположенной в сжатой и растянутой зонах сечения, относительно нулевой линии.
     
     Значения , ,  и  вычисляют с учетом коэффициентов фибрового армирования по площади ,  и , определяемых по формулам
     

;                                           (14)

     
;                                            (15)

     
,                                        (16)

     
где ,  и  - коэффициенты, учитывающие ориентацию в полках и ребре, принимаются по табл.4.
     

;  ;                                (17)

здесь  - см. формулу (3);  и   - см. п.4.13 СНиП 2.03.03-85;  - расчетный изгибающий момент (несущая способность элемента, из расчета по предельным состояниям первой группы).
     
     Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси элемента
     
     4.3. Элементы сталефибробетонных конструкций рассчитывают по раскрытию трещин:
     
     нормальных к продольной оси элемента;
     
     наклонных к продольной оси элемента.
     
     4.4. Ширину раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента, , мм, определяют по формуле
     

,                                        (18)

     
где  - коэффициент, принимаемый равным для элементов:
     

     
       - коэффициент, принимаемый равным при учете:
     

     
     многократно повторяющейся нагрузки, а также продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок для конструкций из мелкозернистого бетона групп:

     
     значение  для мелкозернистого бетона в водонасыщенном состоянии умножают на коэффициент 0,8, а при попеременном водонасыщении и высушивании - на коэффициент 1,2;
     
      - коэффициент, учитывающий влияние фибрового армирования, определяемый по формуле
     

,                                                              (19)

     
здесь

,                                    (20)

     
где  - площадь сечения элемента, трещиностойкость которого определяется.
     
     
     
      - приведенный коэффициент армирования
     

,                                          (21)

     
здесь  - коэффициент, принимаемый для фибры из:
     

     
      - определяют по формуле (16) п.4.2;
     
      - коэффициент, принимаемый для:
     

     
      - условные напряжения в крайнем растянутом волокне или приращение напряжений от действия внешней нагрузки (при наличии предварительного напряжения), определяемое по п.4.5 настоящих Рекомендаций;
     
      - приведенный коэффициент армирования по площади сечения, определяемый по формуле
     

,

     
но не более 0,02;

      - приведенный диаметр фибровой и стержневой арматуры
     

.                                       (22)

     
     4.5. Напряжение  определяют по формулам (56)-(58) СНиП 2.03.03-85 и с учетом положений пп.4.5, 4.6 СНиП 2.03.03-85, пп.4.6 и 4.7 настоящих Рекомендаций.
     
     4.6. При расчете , как и для армоцементных конструкций, рассматривают сечение, приведенное к эквивалентному стальному сечению (рис.8), с единой упругой характеристикой. В растянутой зоне к стальному сечению приводят только фибровую и стержневую (проволочную) арматуру с эквивалентной площадью сечения, а в сжатой зоне - арматуру и бетон с эквивалентными площадями сечения, приведенными к фибровой арматуре при  и .
     
     

Рис.8. Схема приведения сечения сталефибробетонных элементов к стальному

а - сечение элемента при комбинированном армировании; б - сечение того же элемента, приведенное к стальному

     
     
      4.7. При определении  в формулу (56) CHиП 2.03.03-85 вместо  подставляют значение .
     
     В формулах (57) и (58) СНиП 2.03.03-85 величину  заменяют на величину , определяемую по формуле
     

,                                                 (23)

     
где  - момент инерции приведенного сечения (см. п.4.6 настоящих Рекомендаций);  - расстояние от центра тяжести сечения, приведенного к стальному, до растянутой грани сечения.
     
     Расчет по раскрытию трещин, наклонных к продольной оси элемента
     
     4.8. Ширину раскрытия трещин, наклонных к продольной оси изгибаемых элементов, при фибровом и комбинированном армировании определяют по формуле
     

,                                      (24)

     
где  - см. формулу (18);  - коэффициент, принимаемый для фибры из:
     

         
       - см. формулу (18);
     
      (- принимается по табл.5);   
     

,                                                   (25)

     
здесь  - наибольшая поперечная сила на рассматриваемом участке длины элемента от действующей нагрузки;  - усилие предварительного напряжения с учетом всех потерь;  - площадь сечения сжатой зоны бетона.  
     
     Расчет элементов сталефибробетонных конструкций по деформациям
     
     4.9. Деформации (прогибы, углы поворота) элементов сталефибробетонных конструкций вычисляют по формулам строительной механики, определяя входящие в них значения кривизны согласно пп.4.10-4.13 настоящих Рекомендаций.
     
     Величина кривизны и деформаций железобетонных элементов отсчитывается от их начального состояния, при наличии предварительного напряжения - от состояния до обжатия.
     
     4.10. Кривизна сталефибробетонных элементов определяется:
     
     а) для участков элемента, где в растянутой зоне не образуются трещины, нормальные к продольной оси элемента, - как для сплошного тела;
     
     б) для участков элемента, где в растянутой зоне имеются трещины, нормальные к продольной оси, - как отношение разности средних деформаций крайнего волокна сжатой зоны бетона и крайнего волокна растянутой зоны (или продольной растянутой арматуры при комбинированном армировании) к высоте сечения элемента (или рабочей высоте сечения).
     
     Элементы или участки элементов рассматриваются без трещин в растянутой зоне, если трещины не образуются при действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок; при этом нагрузки вводятся в расчет с коэффициентом надежности по нагрузке =1,0 (см. п.1.16 СНиП 2.03.01-84).
     
      Определение  кривизны на участках без трещин в растянутой зоне
     
     4.11. Полное значение кривизны изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов на участках, где не образуются нормальные или наклонные к продольной оси элемента трещины, определяют по формуле
     

,                                             (26)

где  и  - кривизна соответственно от кратковременных (принимаемых согласно п.1.12 СНиП 2.03.01-84) и от постоянных и длительных временных нагрузок (без учета усилия )
     

;                                                               (27)

     
,                                                    (28)

     
здесь  - момент от соответствующей внешней нагрузки относительно оси, нормальной к плоскости действия момента и проходящей через центр тяжести приведенного сечения;  - жесткость сталефибробетонного элемента при кратковременном действии нагрузки
     

,                                                      (29)

     
где  - модуль упругости бетона, принимаемый по СНиП 2.03.01-84;
     
      - момент инерции сечения, приведенного к бетонному и включающего в себя площадь бетона, фибровой или фибровой и стержневой арматуры, приведенной к бетону. При этом коэффициент приведения для фибровой арматуры , для стержневой арматуры , а приведенные проценты армирования фибровой и стержневой (проволочной) арматурой определяются в соответствии с п.4.2 формулы (14)-(17) настоящих Рекомендаций;
     
      - коэффициент, учитывающий влияние длительной ползучести бетона и принимаемый по табл.34 СНиП 2.03.01-84 для мелкозернистого бетона с умножением на коэффициент 1,2.
     
      - кривизна, обусловленная выгибом элемента от непродолжительного действия усилия предварительного обжатия и определяемая по формуле
     

,                                                    (30)

где  - эксцентриситет приложения силы  относительно центра тяжести элемента.
     
      - кривизна, обусловленная выгибом элемента вследствие усадки и ползучести бетона от усилия предварительного обжатия, определяемая по формуле
     

,                                              (31)

здесь  и  -  относительные деформации бетона, вызванные его усадкой и ползучестью под действием усилия предварительного обжатия, определяемые соответственно на уровне растянутой и сжатой грани сечения по формулам
     

;                                                              (32)

     
.                                                                (33)

     
     Значение  принимается численно равным сумме потерь предварительного напряжения арматуры от усадки и ползучести бетона согласно поз.6, 8 и 9 табл.5 СНиП 2.03.01-84 для арматуры растянутой зоны (условно принимается расположенной на растянутой грани сечения), а  - то же для напрягаемой арматуры, если бы она имелась на уровне крайнего сжатого волокна бетона.
     
     При этом сумма  принимается не менее .
     
     Значения кривизны  и  для элементов без предварительного напряжения допускается принимать равными нулю.
     
     4.12. При определении кривизны на участках с начальными трещинами в сжатой зоне бетона (см. п.1.18 СНиП 2.03.01-84) значения ,  и , определенные по формулам (27), (28) и (30), принимаются увеличенными на 15%, а значение , определенное по формуле (31), - на 25%.
     
     Определение кривизны на участках с трещинами в растянутой зоне
     
     4.13. Кривизны изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых сталефибробетонных элементов прямоугольного, таврового и двутаврового сечений на участках, где образуются нормальные к продольной оси элемента трещины, определяют по указаниям и с использованием формул, приведенных в пп.4.12-4.15 СНиП 2.03.03-85 с учетом п.4.14 настоящих Рекомендаций.
     
     4.14. Полное значение кривизны сталефибробетонных элементов определяют в соответствии с п.4.12 СНиП 2.03.03-85 со следующими изменениями:
     
     значения  в формуле (72) СНиП 2.03.03-85 заменяют на  с соответствующими индексами: ,  и т.д.;
     
     определение величин , ,  производят по формуле (73) СНиП 2.03.03-85, при этом:
     
     значение  определяют по формуле (29) настоящих Рекомендаций с уменьшением на коэффициент ;
     
     значение  при кратковременном действии нагрузки принимают равным
     

;                                         (34)

     
     значение  при длительном действии нагрузки принимают равным
     

;                                          (35)

     
     значение  определяют согласно п.4.7 настоящих Рекомендаций;
     
     значение  определяют по формуле (31) настоящих Рекомендаций.
     
     Высоту сжатой зоны определяют по формуле
     

,                                           (36)

     
где  - статический момент приведенной к бетону площади сечения без учета площади бетона растянутых свесов относительно растянутой грани;  - площадь приведенного к бетону сечения, включающая в себя площадь бетона сжатой и растянутой зон (баз учета площади растянутых уширений), стержневой арматуры, приведенной к бетону при , площадь фибровой арматуры, приведенной к бетону при ;  - площадь уширений растянутой зоны бетона.
     
     Определение прогибов
     
     4.15. Прогибы  сталефибробетонных элементов определяют в соответствии с указаниями п.4.31 СНиП 2.03.01-84, п.4.16 СНиП 2.03.03-85, используя результаты расчетов по пп.4.11-4.14 настоящих Рекомендаций.
     
     

     5. КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

     
     5.1. При проектировании сталефибробетонных конструкций для обеспечения условий их изготовления и требуемой долговечности, совместной работы бетона и арматуры рекомендуется руководствоваться положениями настоящего раздела.
     
     5.2. Размеры сечений элементов конструкций рекомендуется принимать исходя из следующих условий:
     
     а) толщина плоских плит или полок ребристых плит сборных конструкций не должна превышать 0,85;
     
     б) толщину полок или стенок элементов рекомендуется принимать не менее 15 мм, а для плит междуэтажных перекрытий - не менее 30 мм.
     
     5.3. При вертикальном изготовлении конструкций ширину ребра по верху, включая вут, рекомендуется принимать больше ширины ребра по низу на размер не менее 0,5.
     
     5.4. Сопряжение ребер конструкции с полками рекомендуется принимать по радиусу не менее 0,6 или с устройством вута с размером проекции не менее 0,75.
     
     5.5. При проектировании конструкций следует сочетать размеры сечений элементов, размеры фибр и коэффициент фибрового армирования таким образом, чтобы минимальная площадь поперечного сечения элемента или его части  отвечала условию
     

.                                                             (37)

     
     5.6. Коэффициент фибрового армирования по объему рекомендуется принимать в пределах 0,0050,018 для конструкций, работающих на растяжение, изгиб и сжатие. Допускается при экономическом обосновании принимать 0,018 для конструкций, подверженных ударным, истирающим, температурным воздействиям, или при предъявлении к конструкциям повышенных требований к трещиностойкости, но не более
     

.                                                          (38)

     
      5.7. Минимальные значения коэффициента фибрового армирования рекомендуется принимать, соблюдая следующие условия:
     

;                                                         (39)

     
,                                                   (40)

     
где  - площадь поперечного сечения элемента;  - коэффициент, принимаемый равным 1,0 для элементов, работающих при осевом и внецентренном растяжении с малыми эксцентриситетами, и 0,6 - для изгибаемых элементов.
     
     5.8. Для несущих конструкций следует применять комбинированное армирование.
     
     5.9. Расстояние между отдельными арматурными стержнями или прядями, располагаемыми в верхней зоне поперечных сечений, рекомендуется принимать не менее 0,75.
     
     5.10. Длина зоны анкеровки стержневой или проволочной арматуры при комбинированном армировании может приниматься по указаниям п.5.15 СНиП 2.03.01-84, как для случая наличия косвенной арматуры с учетом количества и ориентации фибровой арматуры.
     
     5.11. Толщина защитного слоя сталефибробетона до стержневой или проволочной арматуры при условии обеспечения его равномерного фибрового армирования принимается согласно п.5.4 СНиП 2.03.03-85.
     
     5.12. Параметры стальных фибр рекомендуется назначать следующими:
     
     для конструкций или их частей, работающих на растяжение, изгиб или внецентренное сжатие с большими эксцентриситетами
     

 мм; ;

     
     для конструкций или их частей, работающих на сжатие или внецентренное сжатие с малыми эксцентриситетами
     

 мм; ;

     
     для конструкций или их частей, подверженных ударным или температурным воздействиям, а также при повышенных требованиях к трещиностойкости, истираемости и водонепроницаемости
     

 мм; .

     
     5.13. Радиус свободного погиба  свежеотформованного листа при изготовлении сталефибробетонных конструкций во избежание разрывов и сдвигов рекомендуется принимать не меньше 3 и 100. При специальных устройствах листогибочного поддона или последующем (повторном) вибрировании погиб допускается производить при =0.
     
     5.14. Толщину плит или стенок тонкостенных конструкций рекомендуется принимать не менее 1/200 их свободного пролета*.
__________________
     * В слоистых элементах, в которых утеплитель может содействовать повышению устойчивости плит, их толщина может быть менее 1/200 их наибольшего размера или расстояния между ребрами. При этом принятая толщина должна быть обоснована.
     
     

     6. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ

     
     Требования к материалам
     
     Вяжущие
     
     6.1. Для приготовления сталефибробетона в качестве вяжущих рекомендуется применять пластифицирующие портландцементы и портландцементы с минеральными добавками активностью не менее 400, отвечающие требованиям ГОСТ 10178-85. Допускается применение напрягающего цемента, соответствующего требованиям ТУ 21-20-18-81.
     
     6.2. Глиноземистые цементы можно использовать только в случае применения волокон из нержавеющей стали или волокон с защитными покрытиями.
     
     6.3. Быстротвердеющие шлакопортландцементы и пуццолановые портландцементы применять не рекомендуется.
     
     6.4. Каждая партия цемента, поставляемая на завод, должна иметь паспорт поставщика по установленной форме.
     
     6.5. С целью экономии цемента часть его (10-15%) рекомендуется заменять золой-уносом тепловых электростанций (ГОСТ 25592-83*), при этом зола-унос по своему химическому составу не должна содержать серных и сернокислых соединений в пересчете на SO более 3% (ГОСТ 25818-83*).

________________

     * Действуют ГОСТ 25592-91 и ГОСТ 25818-91, соответственно. - Примечание .
     
     Заполнители
     
     6.6. Для приготовления сталефибробетона в качестве мелких заполнителей следует применять кварцевые пески, отвечающие требованиям ГОСТ 8736-77* и настоящим Рекомендациям:

________________

     * Действует ГОСТ 8736-93. - Примечание .     
     
     природные (в естественном состоянии), природные фракционированные и природные обогащенные;
     
     дробленые и дробленые фракционированные.
     
     6.7. Допускается применение крупного плотного и пористого заполнителя, а также мелкого пористого заполнителя. Целесообразность их применения следует подтверждать экспериментальным путем на реальных конструкциях.
     
     Максимальный размер фракций заполнителя для сталефибробетона не должен превышать 0,25 длины используемой фибры и величины , определяемой по формуле
     

,                                                            (41)

     
где  - диаметр фибр круглого сечения, мм, или при фибрах некруглого сечения ,
     
здесь  - площадь поперечного сечения фибр, мм.
     
      - коэффициент фибрового армирования по объему;  - коэффициент ориентации фибр, определяемый по табл.4 настоящих Рекомендаций.
     
     6.8. Крупные и мелкие заполнители, применяемые для приготовления сталефибробетонных тяжелых смесей, должны отвечать требованиям ГОСТ 10268-80, а крупные и мелкие пористые заполнители - ГОСТ 9757-83* и ГОСТ 9759-76*.

________________

     * Действует ГОСТ 9757-90. - Примечание .
     
     Фибра
     
     6.9. Для сталефибробетонных изделий применяется металлическая фибра, указанная в п.1.12 настоящих Рекомендаций и отвечающая соответствующим техническим условиям на ее применение.
     
     6.10. Для жаростойких конструкций, а также для конструкций, работающих в агрессивных средах, фибра изготовляется из специальных сталей.
     
     6.11. Поперечное сечение и длина фибры могут быть различными, в зависимости от технологии ее получения и принимаются в пределах, указанных в пп.1.13, 2.9, 5.12 настоящих Рекомендаций.
     
     6.12. В случае предъявления к сталефибробетону особых требований по растягивающим нагрузкам рекомендуется применять =250...400 при раздельном бетонировании конструкций (см. пп.10.26-10.33 настоящих Рекомендаций).
     
     6.13. При производстве фибры (за исключением изготовляемой по ТУ, приведенным в п.2.9 настоящих Рекомендаций) следует предусматривать мероприятия, повышающие сцепление фибры с цементным камнем.
     
     Для фибры, изготовляемой из проволоки, поверхность рекомендуется профилировать путем периодического сплющивания. При этом глубина вмятин должна быть в пределах 1/4-1/3 толщины фибр, переход от вмятин к выступу должен быть плавным (недопустима насечка), соотношение между размером выступа и вмятины рекомендуется принимать от 1/3-1/10 по длине; возможно двухстороннее сплющивание фибры.
     
     Возможны и другие способы увеличения анкерующей способности фибр: травление поверхности, нанесение активных покрытий, деформирование концов фибр.
     
     Для фибры, изготовляемой из листового материала, следует обеспечить придание фибре формы винтовой ленты, создание углублений путем гофрирования листа перед рубкой или создание анкерующих головок на концах фибры.
     
     Для фибры, изготовляемой из расплава стали, следует обеспечить получение фибры с развитой наружной поверхностью.
     
     Во всех случаях фибра не должна быть хрупкой. Угол загиба в направлении большего размера сечения вокруг оправки диаметром, равным трем диаметрам фибры, должен быть не менее 180°.
     
     Улучшение анкеровки фибр в цементном камне за счет изгиба фибр по длине не рекомендуется.
     
     6.14. Поверхность фибр не должна иметь жировых, органических и других загрязнений.
     
     Химические добавки
     
     6.15. Выбор вида добавки и ее дозировки необходимо производить в соответствии с положениями, изложенными в "Руководстве по применению химических добавок в бетоне" (М., Стройиздат, 1980) с учетом требований табл.7 и технико-экономических показателей.
     
     

Таблица 7

     
     
     6.16. При выборе добавок и назначении их дозы следует учитывать следующие технологические особенности сталефибробетона:
     
     увеличенный расход цемента и ограниченное содержание крупного заполнителя повышают эффективность применения пластифицирующих и пластифицирующе-воздухововлекающих добавок, а эффективность воздухововлекающих и ускоряющих твердение добавок уменьшается;
     
     эффект вытеснения вовлеченного в бетонную смесь воздуха при введении фибровой арматуры (в сталефибробетонных смесях с добавками ПАВ содержится в 1,7-2,1 раза меньше вовлеченного воздуха, чем в исходной матрице) позволяет использовать повышение дозы пластифицирующих добавок;
     
     наличие металлической фибровой арматуры с большой суммарной поверхностью требует создания повышенных ингибирующих свойств матрицы;
     
     введение добавок целесообразно для повышения морозостойкости сталефибробетона.
     
     6.17. Рекомендуется использование комплексных, полифункциональных добавок, состоящих из 2-5 компонентов. Комплексные добавки, обладая полифункциональным действием, одновременно позволяют оптимизировать технологические и эксплуатационные характеристики сталефибробетона.
     
     Вода
     
     6.18. Качество воды должно отвечать требованиям ГОСТ 23732-79.
     
     

     7. ПОДБОР СОСТАВА СТАЛЕФИБРОБЕТОНА

     
     7.1. Получение сталефибробетона с заданными свойствами обеспечивается в первую очередь за счет плотной упаковки его компонентов, в том числе дисперсной арматуры.
     
     7.2. Определение состава сталефибробетона при диаметре фибр менее 0,7 мм следует проводить в 2 этапа:
     
     1. Вначале определяют состав исходного мелкозернистого бетона по одной из существующих методик подбора состава мелкозернистых бетонов.
     
     2. Затем корректируют состав исходного бетона и определяют оптимальный состав сталефибробетона с учетом влияния дисперсного армирования на соотношение компонентов.
     
     Методика подбора оптимального состава сталефибробетона излагается ниже.
     
     7.3. Подобранный состав сталефибробетонной смеси должен обладать заданной жесткостью (подвижностью), обеспечивающей ее укладку и формование предусмотренным способом, а также при минимально возможном расходе цемента обеспечивать получение сталефибробетона с комплексом заданных свойств.
     
      Методика подбора оптимального состава сталефибробетона
     
     7.4. По ГОСТ 8735-75 определяют характеристики песка: модуль крупности (), плотность (), пустотность (), по формуле А.С.Ладинского - удельную поверхность песка ().
     
     7.5. По формуле Боломея-Скрамтаева вычисляют водоцементное отношение (), необходимое для получения заданной прочности исходного бетона ()
     

,                                              (42)

     
где  - коэффициент, равный 0,8 для высококачественных материалов, 0,75 - для материалов среднего качества и 0,65 - для цемента низких марок и мелкого песка;  - активность цемента, МПа.
     
     7.6. По графику на рис.9 в зависимости от заданной жесткости сталефибробетонной смеси, параметров армирования и геометрических характеристик дисперсной арматуры определяют необходимую жесткость исходной бетонной смеси, а затем для нее находят цементно-песчаное отношение при рассчитанном .
     
     

Рис.9. График для выбора соотношения между цементом и песком средней крупности
(водопотребностью 7%), которое обеспечивает заданную жесткость сталефибробетонной смеси
при определенном  (г)

; ;

1, 2, 3, 4 -  соответственно равно 50, 75, 100, 125;
5, 6, 7, 8 - цементно-песчаное отношение соответственно равно 1:1, 1:2, 1:3, 1:4

     
     
     7.7. Дисперсная арматура при введении ее в бетонную смесь влияет как на пустотность, так и на удельную поверхность смеси заполнителей. При этом изменяется объем цементного теста, необходимый для заполнения пустот и покрытия поверхности заполнителей пленкой цементного теста. Объем цементного теста, необходимый для формирования оптимальной структуры сталефибробетона в расчете на 1 кг заполнителей, вычисляют по формуле
     

 ,                                          (43)

     
где  - коэффициент, учитывающий изменение пустотности песка при введении дисперсной арматуры;  - удельная поверхность дисперсной арматуры
     

,                                                    (44)

     
здесь  - процент армирования по массе; ; ;  - соответственно длина, диаметр и плотность фибр.
     
      - толщина пленки цементного теста на поверхности заполнителей, определяемая по графику на рис.10 в зависимости от рассчитанного  и  для исходного мелкозернистого бетона.
     
     

Рис.10. Оптимальная толщина пленки цементного теста на поверхности заполнителей в бетоне-матрице

1, 2, 3, 4 - цементно-песчаное отношение соответственно равно 1:2, 1:3, 1:4, 1:5

     
     
     7.8. Цементно-песчаное отношение, откорректированное с учетом введения дисперсной арматуры, определяют по формуле
     

,                                                (45)

     
где  - плотность цементного теста.
     
     7.9. Расход материалов на 1 м сталефибробетрна рассчитывает следующим образом:
     

;                                                      (46)

     
;                                                     (47)

;                                                       (48)

.                                                    (79)

     
     7.10. На пробных затворениях определяют удобоукладываемость рассчитанной сталефибробетонной смеси и ее соответствие требуемой. При необходимости вносят соответствующие коррективы.
     
     

     8. ТЕХНОЛОГИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЕФИБРОБЕТОННОЙ СМЕСИ

     
     8.1. Наряду с общими требованиями, предъявляемыми к качеству бетонных смесей, приготовляемых по традиционной технологии, особое значение для сталефибробетонных смесей имеет степень равномерности распределения стальных фибр в объеме замеса, зависящая от следующих факторов:
     
     размеров фибры, прежде всего от отношения  и коэффициента армирования ;
     
      удобоукладываемости смеси;
     
     способа подачи фибр в смеситель;
     
     типа смесителя.
     
     8.2. Для приготовления сталефибробетонной смеси целесообразно применять серийные смесители принудительного действия или специальные смесители, например, спирально-вихревые (ССВ), струйные, с активными рабочими органами, турбулентные и др.
     
     Применение гравитационных смесителей допустимо для фибр малой относительной длины или при их сравнительно небольшом содержании при выполнении условия
     

.                                                              (50)

     
     8.3. В целях обеспечения наиболее равномерного распределения фибр в объеме замеса, уменьшения образования комков и ежей из фибр рекомендуется проведение следующих мероприятий:
     
     снижение жесткости, увеличение подвижности смеси путем введения пластифицирующих добавок;
     
     использование фибр из листа при соотношении ширины к толщине не более 5;
     
     введение в смеситель фибр в виде блоков, состоящих из 10-30 фибр, скрепленных между собой водорастворимым клеем;
     
     снижение в допустимых пределах отношения ;
     
     равномерная подача в смеситель с помощью специальных устройств;
     
     сокращение продолжительности приготовления.
     
     8.4. Погрешность дозирования исходных материалов рекомендуется соблюдать в пределах, указанных в табл.8.
     
     

Таблица 8

     
     
     8.5. В качестве дозировочных устройств для всех материалов, за исключением металлической фибры, рекомендуется применять серийно производимые дозаторы.
     
     8.6. Введение в смесь металлических фибр при условии 80100 рекомендуется осуществлять равномерным непрерывным потоком с помощью специальных устройств, обеспечивающих равномерное распределение их в объеме замеса и разрушение или удаление комков фибр. Загрузка дозы фибры на полный замес в один прием не допускается. Допускается введение в смесь фибры с 50 одновременно сразу на весь замес.
     
     8.7. Постепенное введение фибр в смеситель может осуществляться полумеханизированным способом с использованием вращающихся грохотов, стенки которых имеют отверстия размером не менее длины фибры или щели длиной не менее 10 длин фибр и шириной 0,2-0,8 длины фибры в зависимости от требуемой производительности грохота. Скорость вращения грохота не должна быть слишком большой во избежание прижатия фибр к стенкам центробежными силами.
     
     Перед введением фибр в бетон, в грохот засыпается количество фибр на замес путем совмещения во времени процессов заготовки фибр и приготовления смеси. Фибры после резки поступают непосредственно в бетоносмеситель; операции затаривания, складирования и транспортировки фибр в этом случае исключаются.
     
     При невозможности использования указанных приемов для опытного производства допускается ручное введение фибры с использованием сетчатых корзин, со строгим соблюдением правил техники безопасности.
     
     8.8. Во избежание перегрузки смесителя принудительного действия объем замеса при приготовлении смеси бетона с фибрами рекомендуется снижать на 25-50% по сравнению с объемом для обычного бетона, указанным в паспорте.
     
     8.9. Дозирование равномерно вводимых в смеситель фибр можно производить путем контроля мощности, потребляемой двигателем смесителя, сравнивая ее с тарировочной зависимостью.
     
     8.10. Предусмотрены три способа приготовления смеси:
     
     I - приготовление матрицы, включая воду и добавки по традиционной технологии, равномерное введение фибровой арматуры в работающий смеситель; смешивание и выгрузка;
     
     II - приготовление сухой смеси вместе с фибрами (вне смесителя) и подача ее в смеситель; подача воды и добавок в работающий смеситель; смешивание и выгрузка;
     
     III - загрузка заполнителей в работающий смеситель; равномерная загрузка фибр; смешивание; подача цемента, воды и добавок; смешивание и выгрузка.
     
     Третий способ целесообразнее использовать при работе с крупным заполнителем. Учитывая технологические особенности сталефибробетонной смеси, предпочтение следует отдать первому способу загрузки.
     
     Примечание. Следует иметь в виду, что увеличение продолжительности смешивания, как правило, способствует более интенсивному образованию комков и ежей из фибр.
     
     
     8.11. При применении других видов смесителей требуется экспериментальный подбор порядка загрузки. Так, например, при использовании смесителей спирально-вихревых (ССВ) загрузку исходных материалов рекомендуется производить в такой последовательности:
     
     загрузка составляющих бетонной смеси;
     
     смешивание в течение 30-40 с;
     
     загрузка фибровой арматуры;
     
     смешивание в течение 40-50 с.
     
     Известные установки для заготовки стальных фибр приведены в прил.9 настоящих Рекомендаций.
     
     

     9. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ СТАЛЕФИБРОБЕТОННОЙ СМЕСИ

     
     9.1. Транспортирование сталефибробетонной смеси при монолитном строительстве необходимо осуществлять по СНиП III-15-76 "Бетонные и железобетонные конструкции монолитные".
     
     9.2. В целях получения сталефибробетона однородного состава, приготовление и транспортирование смеси рекомендуется производить в автобетоносмесителях. При этом подвижность сталефибробетонной смеси на портландцементе с минеральными добавками и без них должна быть не менее 3-5 см осадки конуса, смесей на напрягающем цементе - на менее 8-10 см.
     
     9.3. Отдельные сыпучие составляющие бетонной смеси загружают в автобетоносмеситель на заводе, а смесь приготовляют во время движения или на объекте с введением необходимого количества воды и химических добавок из бака автобетоносмесителя, снабженного водомером. Приготовление смеси производят не ранее чем за 5 мин до ее выгрузки.
     
      9.4. Загрузку компонентов и фибры в автобетоносмеситель рекомендуется вести в такой последовательности: щебень, песок, фибра. Загрузку фибры производят в 3-4 приема через промежутки 1,5-2 мин. Допускается предварительное смешивание во время пути сухой смеси.
     
     9.5. В случае приготовления смеси в стационарных смесителях, транспортирование смеси производят автобетоновозами и автомобилями-самосвалами. Кузова самосвалов должны быть водонепроницаемыми, иметь исправные затворы и приспособления для укрытия смеси от высыхания или увлажнения. После каждого рейса кузова должны промываться водой.
     
     9.6. Длительность перевозки бетонной смеси на портландцементе с минеральными добавками и без них с началом схватывания более 2 ч не должна превышать 30 мин при температуре воздуха от 20 до 35 °С и относительной влажности менее 50%, 60 мин - при температуре воздуха от 0 до 20 °С.
     
     9.7. При температуре воздуха более 35 °С и в районах с сухим и жарким климатом транспортирование смеси следует производить в автобетоносмесителях; транспортирование в самосвалах разрешается производить только в ночное время.
     
     9.8. Жесткость смеси бетона с фибрами при транспортировании ее в самосвалах на значительные расстояния (до 30 км) во избежание расслаивания (опускания фибр) должна быть при диаметре фибр до 0,7 мм не менее 5-10 с, при диаметре фибр более 1 мм - не менее 11-20 с.
     
     9.9. Удобоукладываемость бетонной смеси назначают с учетом времени ее транспортирования к месту кладки и температуры воздуха. При этом удобоукладываемость смеси не должна превышать значений, заданных исходя из назначения смеси, более чем на 1-2 см (4 с).
     
     9.10. Выгрузку бетонной смеси из автобетоносмесителя производят равномерно передвижкой лотка небольшими порциями по всей бетонируемой поверхности.
     
     9.11. При выгрузке из самосвалов смесей жесткостью более 11 с с содержанием фибр более 1% в случае зависания ее в кузове рекомендуется использовать вибропобуждение.
     
     9.12. Для транспортирования смеси бетона с фибрами к месту укладки следует пользоваться открытыми емкостями, разгружаемыми путем переворачивания их, или бункерами с нулевым уклоном стенок, оборудованными устройствами для вибропобуждения смеси.
     
     9.13. В случае доставки смеси автосамосвалами смесь выгружают рядом с бетонируемой конструкцией на поддон или в распределитель. При распределении смеси вручную следует пользоваться вилообразными совками и скребками.
     
     9.14. При использовании бетоновозного и бетонораздаточного оборудования, предназначенного для переработки обычного бетона на заводах ЖБИ, жесткость смеси при объемном содержании фибр 1-1,5% рекомендуется назначать не более 10 с при диаметре фибр менее 0,7 мм и не более 20 с - при диаметре фибр более 1 мм.
     
     9.15. Наибольшее допустимое время от начала затворения смеси до ее укладки и уплотнения в зависимости от температурно-влажностных условий окружащей среды, температуры смеси, вида цемента может быть различно, но во всех случаях не должно превышать 1,5-2 ч.
     
     9.16. В условиях заводов сборного железобетона доставка сталефибробетонной смеси от смесителей к постам формования может осуществляться с помощью: ленточных конвейеров; самоходных бункеров; бункеров-бадей; самоходных бетоноукладчиков.
     
     При этом должны применяться устройства, исключающие зависание смесей в разгрузочных отверстиях бункеров.
     
     

     10. УКЛАДКА И УПЛОТНЕНИЕ СТАЛЕФИБРОБЕТОННОЙ СМЕСИ

     
     10.1. Формование железобетонных и сталефибробетонных изделий, выбор технологических операций формования, технологического оборудования, рабочих параметров и т.д. необходимо осуществлять в соответствии с "Руководством по технологии формования железобетонных изделий" (М., Стройиздат, 1977) и с учетом положений, изложенных в настоящем разделе.
     
     Сборный железобетон
     
     10.2. При укладке и уплотнении сталефибробетонных смесей следует различать:  
     
     производство сборного сталефибробетрона;
     
     возведение монолитных сооружений;
     
     перспективные методы изготовления сталефибробетонных конструкций.
     
     10.3. При оценке качества формовочных процессов и их отдельных операций следует учитывать соответствие распределения фибры в бетонной смеси требованиям проекта (см. пп.13.5-13.10 настоящих Рекомендаций).
     
     10.4. Формовочные свойства сталефибробетонных смесей определяют в соответствии с ГОСТ 10181.1-81*. По жесткости, подвижности и применяемому формовочному оборудованию сталефибробетонные смеси условно могут быть разделены на пять групп (табл.9).

________________

     * Действует ГОСТ 10181-2000. - Примечание .
      

Таблица 9

          
     10.5. Формовочные свойства сталефибробетонной смеси повышенной жесткости определяют по показателям уплотнения: предельному коэффициенту уплотнения смеси и продолжительности его достижения в условиях, максимально приближающихся к производственным, режиму уплотнения, величине пригруза, толщине слоя смеси и т.п. Ориентировочные показатели уплотняемости при формовании сталефибробетонных смесей приведены в табл.10.
     
     

Таблица 10

          
     Для достижения коэффициентов уплотнения 0,98-0,99 при производстве изделий по роликовой технологии влажность смеси должна находиться в пределах 6-10%, при этом следует соблюдать условие
     

,                                                                                 (51)

     
где  - радиус уплотняющего рабочего органа;  - толщина формуемого изделия.
     
     10.6. Интенсивные вибровоздействия приводят к значительному повышению структурной связности сталефибробетонных смесей, при этом затрудняется или осложняется выгрузка, распределение и разравнивание смеси по форме. Поэтому при выполнении технологических операций погрузки, транспортирования, хранения, выгрузки и подачи в формы сталефибробетонных смесей, кроме указанных в разделе 9 настоящих Рекомендаций, не рекомендуются вибрационные воздействия при разгрузке бункеров бетонораздатчиков.
     
     Основные требования, предъявляемые к поступающей в форму бетонной смеси, следующие: однородность в рыхлонасыпном состоянии по плотности ±25%, по водоцементному отношению ±3%, по жесткости - ±20%; температура 5-30 °С.
     
     10.7. Погрузочно-разгрузочные и транспортные операции сталефибробетонных смесей при 1,5 осуществляют в обычном порядке с использованием воронок, бадей, бункеров, ленточных конвейеров, бетонораздатчиков, бетоноукладчиков, ленточных питателей, секционных, шиберных, челночных затворов и т.п. При 1,5 углы наклона стенок бункеров должны быть не менее 85°. Размеры выходных отверстий следует принимать в 2,5-3 раза больше длины применяемых фибр. Рекомендуется оборудовать их стационарными или сменными сводообрушающими приспособлениями с легким вибровоздействием. Высота свободного падения смеси не должна превышать 0,5 м.
     
     10.8. Сталефибробетонные смеси марки по удобоукладываемости П1 с осадкой конуса 1-4 см и сталефибробетонные смеси марки Ж1 жесткостью 5-10 с, в том числе с различными пластификаторами, применяются с использованием обычного уплотняющего оборудования - поверхностных вибраторов, виброплощадок, вибронасадок, виброформ, виброштампов и т.п. при обычных режимах вибрации и ее продолжительности. Во всех случаях рекомендуется применение статических и вибрационных пригрузов с давлением 1-2 кПа, особенно при применении ударных и ударно-вибрационных площадок.
     
      Виброустановки с горизонтально направленной вибрацией применяют при формовании конструкций, где не предъявляются требования по равномерности распределения фибр в объеме.
     
     10.9. Сталефибробетонные смеси марки Ж2 жесткостью 11-20 с уплотняют на виброплощадках со статическими или вибрационным пригрузом 2-4 кПа, а также виброштампами при обычных режимах вибрации и приложении пригруза.
     
     10.10. Сталефибробетонные смеси марки Ж3 жесткостью 21-30 с уплотняют и формуют вибрационными воздействиями со значительным пригрузом порядка 8-10 кПа, в частности, вибропрессованием с пригрузом 20-40 кПа. Целесообразно применение таких способов формования, как силовой и роликовый прокат, прессование, вакуум-прессование, вибротрамбование, виброудар, центрифугирование и т.п. В зависимости от видов изделия режимы уплотнения в каждом конкретном случае определяют в опытном порядке с учетом технологических воздействий на ориентацию фибр.
     
     10.11. Сталефибробетонные смеси марки Ж4 жесткостью более 31 с уплотняют и формуют безвибрационными интенсивными воздействиями, обычно в жестких пресс-формах, - прессованием, трамбованием, роликовым и силовым прокатом, виброударным способом и т.д. При этом вибрационные воздействия могут быть применены лишь предварительно или в сочетании с интенсивными силовыми нагрузками. Режимы уплотнения и формования указанных смесей определяют в опытном порядке с учетом технологических воздействий на ориентацию фибр. Учитывая, что такие смеси наиболее целесообразны с точки зрения расхода цемента, кинетики твердения и улучшения физико-механических свойств, рекомендуется их освоение и, в первую очередь, для тонкостенных изделий с повышенным содержанием фибр.
     
     10.12. При формовании длинноразмерных изделий в общей форме, а также на стендах, уплотнение и формование сталефибробетонных смесей могут быть выполнены по отдельным участкам последовательно или непрерывно. В случае длительных остановок при этом наращивание ранее затвердевшего бетона в пределах изделия допускается осуществлять под наклоном 1:3.
     
     10.13. При формовании пустотных изделий, особенно при применении жестких сталефибробетонных смесей в связи с их ограниченной скоростью растекания и возможностью расслоения, вводить пустотообразователи рекомендуется после уплотнения нижнего слоя изделий.
     
      10.14. Заглаживание открытых поверхностей формуемых изделий осуществляют дисковым или реечным механизмами в обычном порядке со скоростью движения не более 3-5 м/с. Рекомендуется также применять валики диаметром не менее 100 мм для заглаживания поверхностей.
     
     10.15. При формовании сталефибробетонных изделий целесообразно предусматривать немедленную распалубку их наклонных вовнутрь и вертикальных граней, а также внутренних пустот (с размерами по горизонтали не более 10 см). Это обеспечивается повышенной структурной прочностью уплотненных сталефибробетонных смесей (жесткостью более 10 с). Немедленную распалубку осуществляют плавным движением бортов вдоль распалубливаемой поверхности.
     
     10.16. Максимальное время вибрирования, не приводящее к расслоению (опусканию фибр) смесей, определяют опытным путем пробных формовок образцов-призм размером 10х10х40 см с преследующим их испытанием на изгиб.
     
     10.17. Для уплотнения изделий типа плоских плит, а также заготовок в виде плоских листов для изготовления конструкций методом погиба применяют виброкатки диаметром 5-10 (- толщина листа) массой около 40 кг на 1 пог.м катка по образующей.
     
     10.18. Для уплотнения ребристых конструкций с плоской верхней поверхностью при формовании рекомендуется также применять виброкатки, при этом ребра высотой более 80 мм уплотняют навешенными на форму вибраторами или на виброплощадках.
     
     Монолитный железобетон
     
     10.19. В монолитном строительстве сталефибробетон может быть применен при бетонировании различных конструкций, работа которых связана с повышенными изгибащими, растягивающими, ударными нагрузками и со специальными требованиями по износостойкости и морозостойкости; нанесение водонепроницаемого слоя производят пневмонабрызгом.
     
     10.20. При изготовлении монолитных сооружений из сталефибробетона должны быть учтены требования, изложенные в разделе 6 настоящих Рекомендаций.
     
     Перспективные методы изготовления сталефибробетонных конструкций
     
     10.21. Метод раздельного бетонирования и армирования сталефибробетонных конструкций рекомендуется применять с целью повышения использования прочностных свойств стальных фибр за счет увеличения их длины в несколько раз по сравнению с технологически возможной при традиционном способе смешивания. При методе раздельного бетонирования в форму вначале укладывают фиброкаркасы, после чего производят бетонирование - заливку с использованием мелкозернистого бетона высокой подвижности (не менее 8 см осадки конуса).
     
     10.22. Применение метода раздельной укладки эффективно при изготовлении тонкостенных изделий при зонном армировании наружных слоев по высоте сечения изделий.
     
     10.23. Наибольшая крупность заполнителя, используемого для приготовления бетона, применяемого при методе раздельного бетонирования, - 5 мм, модуль крупности песка =1,4...2,5 мм.
     
     10.24. Целесообразно предварительное изготовление сталефиброкаркасов, представляющих собой объемные каркасы из скрепленных между собой фибр, с размерами, равными или кратными размерам формуемого изделия.
     
     10.25. При изготовлении сталефибробетонов из фибр с относительной длиной более 100 с анкерами (отгибами) на концах необходимость в их скреплении клеющими составами отпадает введу достаточного механического соединения фибр друг с другом.
     
     10.26. Сталефиброкаркасы целесообразно изготовлять с ориентированными вдоль оси фибрами и укладывать в форму, располагая ось ориентации фибр по направлению главных растягивающих напряжений.
     
     10.27. Ориентация фибр вдоль одной оси при изготовлении сталефиброкаркасов осуществляется методом засыпки фибр между двух параллельных перегородок, причем расстояние между перегородками не должно превышать длины фибры.
     
     10.28. Длину фибр сталефиброкаркасов определяют из условия =300...500 при диаметре фибр =0,3...0,5 мм.
     
     10.29. Коэффициент армирования сталефиброкаркасов для неискривленных фибр определяют из выражения
     

,                             (52)

     
где =-1 при =0,3 мм; =+1 при =0,5 мм;
     
     =-1 при =55 мм; =+1 при =110 мм;
     
     =+2 при =180 мм;
     
     =-1 при толщине фиброкаркаса (ФК)=20 мм;
     
     =+1 при толщине ФК=100 мм.
     
     Промежуточные значения для ,  и  определяют интерполяцией.
        
     10.30. Межфибровые расстояния (в мм) для сталефиброкаркасов определяют из выражений:
     

минимальные ;                                               (53)

     
максимальные .                                            (54)

     
     10.31. Критическую длину фибр для сталефиброкаркасов определяют из выражения
     

,                                                           (55)

     
где =0,39 - для сталефиброкаркасов с хаотическим распределением фибр в плоскости; =0,65 - для ориентированных сталефиброкаркасов, когда ось ориентации совпадает с направлением нагрузки; =0,24 - для ориентированных сталефиброкаркасов, когда ось ориентации перпендикулярна направлению нагрузки;  - временное сопротивление фибр разрыву;  - предел прочности бетона, армированного сталефиброматами, на осевое растяжение.
     
     10.32. Подбор составов со сталефиброкаркасами основан на выполнении условия , где  - длина используемой фибры в конкретном сталефиброкаркасе.
     
     10.33. Метод роторного набрызга рекомендуется для элементов с открытой поверхностью и большой шириной, в случаях необходимости плоскостной ориентации фибр. Метод также удобен для послойного армирования изделий фибрами, армирования фибрами отдельных частей конструкций, например, зон анкеровки арматуры, участков, работающих на восприятие поперечных сил, конструкций с различным насыщением фибрами по участкам.
     
     10.34. Длина фибр при изготовлении методом роторного набрызга принимается в зависимости от способа заготовки фибр, т.е. заготавливаются они заранее или рубятся одновременно с укладкой бетона ротором. В первом случае длина фибр должна быть не более 150, во втором - в зависимости от размеров изготавливаемой конструкции и параметров используемого ротора.
     
     10.35. Размеры конструкций, изготавливаемых методом роторного набрызга, по ширине должны быть не менее трех длин фибр и длины образующей используемого ротора, по толщине - не менее половины длины фибр.
     
      10.36. Изготовление сталефибробетонных конструкций методом торкретирования рекомендуется для тех же условий, что и метод роторного набрызга.
     
     10.37. При использовании метода торкретирования бункер торкрет-машины заправляется сухой смесью песка, цемента и фибр. Сухая смесь подается сжатым воздухом по шлангам к соплу аппарата, вода поступает на выходе смеси из сопла.
     
     10.38. Длина фибр при укладке сталефибробетона методом торкретирования не должна превышать половины диаметра подающего шланга, количество фибр должно отвечать условию 1,5.
     
     10.39. Для изготовления неплоских конструкций нулевой кривизны (разворачивающихся в плоскость) рекомендуется использовать метод погиба свежеотформованного слоя, заключающийся в формовании на гибком поддоне плоского сталефибробетонного листа и сгибании его в требуемую форму вместе с поддоном в период времени до начала схватывания бетона.
     
     10.40. Гибкие поддоны для погиба свежеотформованных листов могут изготовляться из тонколистовой стали, транспортерной ленты и других материалов соответствующей прочности и гибкости. При этом поддоны, предназначенные для изготовления изделий, которые имеют плоские участки или утолщения, должны иметь жесткие вставки.
     
     10.41. Операцию погиба сталефибробетонного листа на поддоне рекомендуется осуществлять путем намотки на сердечник заданной формы или совмещения съема изделия с поста формования, используя собственную массу свежеотформованного слоя.
     
     

     11. ТВЕРДЕНИЕ, ТЕРМООБРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ И ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТАЛЕФИБРОБЕТОНА

     
     11.1. Условия твердения сталефибробетона (естественно, твердение, пропаривание и др.) определяются принятой технологией производства и указываются в технической документации на изготовление конструкций.*
________________
     * Текст соответствует оригиналу. - Примечание .     
     
     11.2. При естественном твердении необходимо руководствоваться СНиП III-15-76.
     
     11.3. Режим тепловой обработки сталефибробетонных изделий принимают в соответствии с "Руководством по тепловой обработке бетонных и железобетонных изделий" (М., Стройиздат, 1974), учитывая, что в целях сохранения контакта "фибра-матрица" необходимо назначать максимально мягкие режимы тепловой обработки.
     
     

     12. ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ СТАЛЕФИБРОБЕТОНА

     
     12.1. Толщина защитного слоя при использовании сталефибробетона в тонкостенных конструкциях при диаметре фибр менее 1,4 мм назначается в зависимости от степени агрессивности среды, определяемой по СНиП 2.03.11-85.
     
     12.2. При сильной степени агрессивности среды к бетону и арматуре применение тонкостенных сталефибробетонных конструкций допускается с обязательной антикоррозионной защитой.
     
     12.3. Для обеспечения долговечности тонкостенных сталефибробетонных конструкций необходимо предусматривать мероприятия по защите сталефибробетонных конструкций от коррозии и сохранению их внешнего вида, которые назначаются в соответствии с указаниями СНиП 2.03.11-85 и рекомендациями, изложенными в "Руководстве по защите от коррозии лакокрасочными покрытиями строительных бетонных и железобетонных конструкций, работающих в газовлажных средах" (М., Стройиздат, 1978).
     
     

     13. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА

     
     13.1. Контроль качества исходных материалов, бетонной и сталефибробетонной смеси, исходного бетона, сталефибробетона должен осуществляться заводской или строительной лабораторией в соответствии с настоящими Рекомендациями.
     
     13.2. Определение эксплуатационной надежности (прочности, трещиностойкости, жесткости и т.д.) изделий из сталефибробетона производится таким же образом, как и изделий из обычного железобетона по ГОСТ 8829-85 с учетом указаний стандартов или Технических условий на данное изделие и настоящих Рекомендаций.

________________

     * Действует ГОСТ 8829-94. - Примечание .
         
     13.3. Периодичность контроля прочности сталефибробетона устанавливается стандартами или Техническими условиями на соответствующее изделие.
     
     13.4. Система контроля прочности сталефибробетона осуществляется в соответствии с ГОСТ 13015-85 и включает в себя контроль:
     
     качества исходных материалов;
     
     однородности распределения фибр в матрице;
     
     степени уплотнения сталефибробетона;
     
     средней величины прочности мелкозернистого бетона при сжатии.
     
     Рекомендуется выборочный контроль средней величины и коэффициента вариации предела прочности сталефибробетона при осевом растяжении.
     
     13.5. Контроль равномерности распределения фибр в смеси на стадии ее приготовления проводится путем отбора не менее 10 проб из различных частей смесителя с последующей отмывкой проб и определением количества фибр в каждой пробе. Объем пробы , мм, зависит от размеров фибр, степени насыщения ими смеси и определяется по формуле
     

.                                                     (56)

     
     13.6. При формовании изделий качество уплотнения характеризуется коэффициентом уплотнения, представляющим собой отношение фактической средней плотности уплотненной смеси к теоретической средней плотности. Величина этого коэффициента должна находиться в пределах 0,98-1. Фактическую среднюю плотность смеси следует определять в соответствии с ГОСТ 10181.2-81.

________________

     * Действует ГОСТ 10181-2000. - Примечание .

     13.7. Контроль сталефибробетона на истираемость, ударную вязкость разрушения и т.д. производится в тех случаях, когда они предусмотрены соответствующими стандартами или Техническими условиями.
     
     13.8. Определение прочности сталефибробетона и матрицы может осуществляться путем:
     
     разрушающих методов испытаний изготовляемых контрольных образцов согласно ГОСТ 10180-78*;

________________

     * Здесь и далее. Действует в части определения прочности бетона по контрольным образцам ГОСТ 10180-90. - Примечание .      
     
     неразрушаицих методов испытаний согласно ГОСТ 21217-75.
     
     13.9. Контроль прочности сталефибробетона на сжатие и растяжение производится в соответствии с указаниями ГОСТ 10180-78.
     
     13.10. Для оценки равномерности распределения стальных фибр в тонкостенных элементах рекомендуется использовать магнитометрический метод.
     
     Магнитометрический метод основан на измерении магнитной восприимчивости сталефибробетонных элементов, которая может меняться в зависимости от степени насыщения конструкций стальной арматуры и характера ее распределения по сечению элемента. Для измерений магнитной восприимчивости используют приборы-каппаметры (ИМВ-2), применяемые в геологии для оценки магнитных свойств горных пород, а также модифицированный прибор ЛИСИ ИЗС-ВМ ЭПМ.
     
     

     14. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

     
     14.1. При производстве сталефибробетона следует соблюдать требования главы СНиП III-4-80*.
__________________
     * На территории Российской Федерации действуют СНиП 12-03-2001 и СНиП 12-04-2002. - Примечание .
     
     14.2. Место производства работ должно быть освещено в соответствии с указаниями "Инструкции по проектированию электрического освещения строительных площадок" СН 81-80 (М., Стройиздат, 1981).
     
     14.3. К эксплуатации и обслуживанию оборудования для производства сталефибробетонных изделий и конструкций допускаются лица, хорошо знающие его устройство, правила эксплуатации и техники безопасности, прошедшие обучение по специальной программе и сдавшие экзамены квалифицированной комиссии.
     
     14.4. При эксплуатации и обслуживании оборудования для производства сталефибробетонных изделий и конструкций необходимо учитывать, что сама фибра является источником опасности, приводящим к травматизму.
     
     14.5. При резке фибры на специальном оборудовании и введении фибры в смесь необходимо пользоваться очками и рукавицами.
     
     Работы следует проводить с соблюдением "Правил безопасности и промышленной санитарии в проволочном и гвоздильном производстве" (М., Металлургия, 1960) и "Правил технической эксплуатации проволочно-волочильного и канатного оборудования метизных заводов" (М., Металлургия, 1974).
     
     14.6. Эксплуатацию электрических устройств производят в соответствии с установленными правилами.
     
     14.7. На каждый вид оборудования для производства сталефибробетона должен быть заведен журнал приемки и сдачи смены, куда заносят описание всех дефектов, обнаруженных во время работы.
     
     

Приложение 1

     
ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ. ТЕРМИНОЛОГИЯ

          
     Сталефибробетон - бетон, армированный стальными фибрами, произвольно или ориентированно распределенными в его объеме или части объема.
     
     Стальная фибра - короткие отрезки тонкой стальной проволоки, тонкого стального листа или короткие стальные волокна, получаемые разбрызгиванием расплава, фрезерованием сляба или другими способами.
     
     Фиброкаркас - объемный арматурный элемент, состоящий из хаотически расположенных и склеенных между собой стальных фибр.
     
     Процент фибрового армирования по объему - относительное содержание объема фибр в единице объема сталефибробетона в процентах.
     
     Процент фибрового армирования по массе - отношение массы фибр, содержащихся в единице объема фибробетона, к массе этой единицы объема, в процентах.
     
     Коэффициент фибрового армирования по объему - относительное содержание объема фибр в единице объема сталефибробетона.
     
     Комбинированные сталефибробетонные конструкции - конструкции из фибробетона, имеющие также обычную или преднапряженную стержневую или проволочную арматуру.
     
     Самонапряженные сталефибробетонные конструкции - конструкции из сталефибробетона (в том числе комбинированные), матрица которого выполняется на напрягающем цементе.
     
     

Приложение 2

     
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

     
     Пример 1. Расчет складчатой предварительно напряженной панели покрытия
     
     Дано. Сталефибробетонная складчатая панель покрытия длиной 6 м, шириной 1,2 м и толщиной 20 мм (рис.11).
     
     

Рис.11. Складчатая панель покрытия

а - поперечное сечение панели; б - расчетное сечение

     
     
     Панель изготовлена из мелкозернистого бетона группы А класса по прочности на сжатие В30 (=15,3 МПа; =1,08 МПа при =0,9). Армируется панель стальной фиброй из проволоки диаметром 0,5 мм и длиной 50 мм (=500 МПа, =0,01) и напрягаемой арматурой класса Вр-II диаметром 5 мм (=1045 МПа) площадью сечения =78 мм (45). Натяжение на упоры осуществляется механическим способом.
     
      Панель изготовляют из плоского свежеотформованного листа толщиной 20 мм с размером в плане 1429х6000 мм методом виброгнутья, поэтому при определении коэффициента ориентации за ширину поперечного сечения следует принимать ширину панели в развернутом виде, так как ориентация фибр практически заканчивается до гнутья.
     
     Расчетная нагрузка на 1 м длины панели =2,57 кН/м, в том числе:
     
     постоянная и длительная =1,39 кН/м;
     
     кратковременная =1,40 кН.
     
     Требуется рассчитать складку по прочности нормальных и наклонных сечений, по трещиностойкости и деформациям.
     
     Расчет
     
     Определяем усилия от расчетных нагрузок
     

 кН.м ;

     
 кН.

     
     Расчет складки производится для приведенного таврового сечения с полкой в растянутой зоне (рис.1,б).
     
     Определяем геометрические характеристики приведенного сечения.
     

;

.

     
     Площадь приведенного сечения
     
     
     
     Статический момент приведенного сечения равен
     
     
     
      Расстояние от центра тяжести сечения до растянутой грани сечения
     

 мм.

     
     Момент инерции приведенного сечения относительно  равен
     
     
     
     Определяем максимально допустимое напряжение  без учета потерь. При длине натягиваемого стержня =6 м имеем
     

 МПа, тогда

 МПа.

     
     Определяем первые потери напряжения по поз.1-6 табл.5 СНиП 2.03.01-84
     

 МПа.

     
     Так как при пропаривании форма нагревается вместе с изделием, то =0.
     

 при  мм;

 м.

 МПа.

     
      и =0, так как арматура не отгибается и усилие обжатия передается на упоры стенда.
     
     Таким образом, обжатие  с учетом потерь  и  равно
     

Н,

а его эксцентриситет  мм.
     
     Проверяем максимальное сжимающее напряжение бетона от действия силы  при
     

 МПа.

     Так как  требование п.1.29 СНиП 2.03.01-84 выполняется.
     
     Определяем *. Для этого вычисляем напряжение бетона  в середине пролета от действия силы  и изгибающего момента от собственного веса складки, равного
_______________
     * Соответствует оригиналу. - Примечание .
     

 кН·м,

     
где =5,2 м  - расстояние между подкладками при хранении плиты.
     
     Напряжение  на уровне арматуры при =74 мм равно
     
      МПа.
     
     ; .
     
     Так как , то  МПа.
     
     Напряжение  с учетом первых потерь равно
     
      МПа.
     
     
     Определяем усилие обжатия с учетом первых потерь:
     
      Н, при этом
     
      мм.
     
     Определяем вторые потери напряжений:
     
     потери от усадки  МПа;
     
     потери от ползучести  МПа.
     
     Напряжение  с учетом всех потерь:
     
      МПа 910 МПа, тогда
     
      Н;
     
      мм.
          
     Определение прочностных характеристик сталефибробетона
     
     По формуле (3) определяем минимальную длину анкеровки фибр в бетоне:
     

 мм  мм.

     
     Так как , то расчетное сопротивление сталефибробетона на растяжение  определяем по формуле (4)
     

,

где =1,0.
     
     По табл.4 в зависимости от величин  и  определяется .
     
     В данном случае  принимается одинаковым для полки и ребра, так как ориентация заканчивается до погиба.
     

 МПа.

     Определяем значение расчетного сопротивления сталефибробетона сжатию по формуле (6)
     

,

     
здесь =0,629 (по табл.5); ;

     ;
     
      МПа.
     
     Расчет по прочности сечений, нормальных к продольной оси элемента
     
     Определяем положение границы сжатой зоны бетона из условия
     

.

     
     Так как ; ,
     
     то условие не выполняется и граница сжатой зоны проходит в ребре.
     
     Расчет производим из условия:
     

;

,

     отсюда  .     
     
     Определяем граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона  по формуле (2) СНиП 2.03.03-85
     

,

     
где ;
     
      МПа;
     
      МПа (по п.3.12 СНиП 2.03.01-84).
     

.

     Так как , то согласно п.3.13 СНиП 2.03.01-84 находим  при =1,15
     

;

.

     
     Определяем высоту сжатой зоны
     
     

 мм.
          
     Проверяем прочность сечения из условия 3.9 СНиП 2.03.03-85 и п.3.17 настоящих Рекомендаций
     
     Н;
     
      Н;
     
      Н,
     
следовательно,  в расчет вводим с коэффициентом =0,85.
     
     Проверяем условие
     
     ;
     
      Н·мм;
     
      Н·мм; .
     
     Прочность сечения обеспечена.
     
     Расчет по прочности сечений, наклонных к продольной оси элемента
     
     Проверяем условие п.3.21 СНиП 2.03.03-85
     

,

     
где ;
     
     ;
     
      кН;
     
      Н,
     
следовательно, условие выполняется и прочность по сжатому бетону между наклонными трещинами обеспечена.
     
     Проверяем условие п.3.22 СНиП 2.03.03-85
     

,

     
где , где  - интенсивность армирования элемента фибрами в поперечном направлении определяется по формуле (49) СНиП 2.03.03-85 и с учетом п.3.21 настоящих Рекомендаций.

     При определении  заменяем  на ,
     

 МПа;

 Н.

     
     Значение  определяем по формуле (51) СНиП 2.03.03-85
     
      Н.
     
      Н  Н, следовательно, условие выполняется, и прочность наклонного сечения обеспечена.
     
     Расчет по образованию и раскрытию трещин
     
     По условиям эксплуатации панель относим ко 2-й категории трещиностойкости (см. табл.1 разд.1 настоящих Рекомендаций), тогда
     

 мм;  мм.

     
     Расчет по предельным состояниям второй группы выполняется на воздействие нормативных нагрузок.
     
     Нормативная нагрузка на 1 м длины панели 2,02 кН/м, в том числе кратковременная 1,15 кН.
     
      кН·м;
     
      МПа.
     
     Расчет складки по образованию трещин производим по формуле (124) СНиП 2.03.01-84 и формуле (76) СНиП 2.03.03-85
     

,

     
где  - упругопластический момент сопротивления определяется по формуле (12)
     

.

     Положение нулевой линии определяем по формуле (13)
     
     

.

     Значения , , ,  вычисляем с учетом коэффициентов фибрового армирования по площади ,  и  (см. п.4.2 настоящих Рекомендаций).
     
     По условиям изготовления сталефибробетонной панели (методом погиба из плоского листа) коэффициент фибрового армирования полки и стенки принимаем одинаковым , здесь  определяется по формулам (14)-(17)
     

 ,

где ;
     
     .
     
     Положение нулевой линии находим из условия (13)
     
     
тогда =213 мм.
     
     Находим
     

     
      мм.
     
     Момент  определяем по формуле (129) СНиП 2.03.01-84
     

.

     
     Находим  по формуле (132) СНиП 2.03.01-84
     

,

где ,
     
      - вычисляем как сумму напряжений от нагрузки  и усилия предварительного напряжения
     
      МПа.
     
      ; так как в соответствии с формулой (135) СНиП 2.03.01-84 0,71,0, то принимаем =1,
     

 мм.

     
     Проверяем условие
     

     
     Так как условие выполняется, то трещиностойкость сечения обеспечена.
     
     Расчет по деформациям
     
     Расчет ведем в соответствии с пп.4.9-4.15 настоящих Рекомендаций. На участках, где не образуются нормальные к продольной оси трещины, полную величину кривизны изгибаемых элементов определяем по формуле (26)
     

,

     
где  и  - кривизна соответственно от кратковременных и от постоянных и длительных временных нагрузок (без учета усилия ), определенная по формулам (27) и (28)
     

; ,

здесь  - жесткость при кратковременном действии нагрузки, определяемая по формуле (29)

;

     
      - коэффициент, учитывающий влияние длительной ползучести бетона и принимаемый по табл.34 СНиП 2.03.01-84 для мелкозернистого бетона с умножением на 1,2;
     

.

     
     Момент от кратковременной нагрузки равен 10,14 кН·м.
     
     Момент от длительной нагрузки
     
     кН·м
     
      мм.
     
      - кривизна, обусловленная выгибом элемента от непродолжительного действия усилия предварительного обжатия, определяется по формуле (30)
     

.

     
      - кривизна от выгиба элемента вследствие усадки и ползучести бетона от усилия предварительного натяжения, определяется по формуле (31)
     

.

     
     По формуле (32) определяем относительные деформации бетона на уровне растянутой грани сечения ,
     
      МПа, тогда
     

.

     Найдем кривизны:
     
      мм;
     
      мм;
     
      мм;
     
      мм;
     
      мм;
     
      мм.
     
     Принимаем  мм (см.п.4.11 настоящих Рекомендаций).
     

 мм.

     
     Определяем прогиб в середине пролета по формуле (171) СНиП 2.03.01-84 с учетом формулы (84) СНиП 2.03.03-85
     

,

     
где
     

;

     
     ; ;
     
      кН·м;
     
      кН·м;
     
     ;
     
      мм, следовательно, прогиб панели меньше предельно допустимого.
     
     Пример 2. Расчет сталефибробетонного лотка
     
     Дано. Сталефибробетонный лоток для коммуникационных каналов.
     
     Лоток изготовляется методом погиба из свежеотформованной плоской сталефибробетонной заготовки толщиной 35 мм с размерами в плане 1750х2970 мм. В местах сопряжения стенок лотка с днищем имеются утолщения 40 мм.
     
     Для изготовления лотка используется мелкозернистый бетон группы А класса по прочности на сжатие В30 (=17 МПа; =1,2 МПа при =1; =26000 МПа; =22 МПа; =1,8 МПа). Лоток армируется фибрами периодического профиля из стальной низкоуглеродистой проволоки общего назначения диаметром =0,8 мм, длиной =80 мм (=500 МПа; =2·10 МПа), коэффициент фибрового армирования по объему =0,015.
     
     Характеристика сцепления фибр с бетоном =0,6 (см. табл.3).
     
     Расчетные изгибающие моменты, поперечные и продольные силы определены из статического расчета лотка как для рамы. Требуется произвести расчет по прочности лотка в двух сечениях: I-I - по днищу; II-II - в месте сопряжения стенки с днищем (рис.12), также по трещиностойкости и ширине раскрытия трещин - в сечении II-II.
          

Рис.12. Сталефибробетонный лоток для коммуникационных каналов

а - поперечное сечение лотка; б - расчетная схема

     Сечение I-I
     
     Размеры сечения: =1000 мм; =35 мм; =655 мм.
     
     Расчетные значения изгибающих моментов
     

 кН·м;

     
     Расчетные значения продольных сил
     

 кН,

     
где  и  - усилия от действия постоянных и длительных нагрузок;
     
      и  - усилия от кратковременно действующей нагрузки.
     
     Так как , то расчет ведем с учетом прогиба элемента.
     
     Для этого определяем условную критическую силу  по формуле (58) СНиП 2.03.01-84, которая для элементов прямоугольного сечения из мелкозернистого бетона принимает следующий вид:
     

,

     
где ; =1,3 (см. табл.30 СНиП 2.03.01-84),
     
     ;
     
     ;
     
      м; ;
     
     ,  следовательно, принимаем =2,23.
     
     Коэффициенты ориентации фибр определяем по табл.4 и 5.
     
     Так как лоток изготовляется методом погиба из плоской заготовки, принимаем  одинаковым для стенок и днища:
     

; ;  ,

, .

     
     Таким образом,
          

 кН;     
          

;

 мм.

     
     Проверка прочности сечения
     
     Высоту сжатой зоны находим из условия равновесия
     

.

     
     Определяем прочностные характеристики сталефибробетона сжатию и растяжению
     

 мм,

     
т.е. разрушение проходит в результате разрыва фибр и выдергивания остальных.
     
     Определяем расчетное сопротивление сталефибробетона растяжению
     

;

 МПа.

     Определяем расчетное сопротивление сталефибробетона сжатию
     

;

;

 МПа;

 мм;

 Н·мм  Н·мм.

     
     Прочность сечения обеспечена.          
     
     Сечение II-II
     
     Размеры сечения: =1000 мм; =45 мм; =0,49 м; =0,54 кН·м; =1,95 кН·м; =4,3 кН; =15,82 кН;  кН·м;  кН, так как , расчет ведем с учетом прогиба элемента.
     
     Для определения  вычисляем:
     

;

; ;

 (см. табл.4)

;  м,

     
так как  , принимаем .

     
     Таким образом,
     Н = 1279 кН;
     

;  мм.

     
     Проверяем прочность сечения.
     
     Вычисляем высоту сжатой зоны:
     
     * мм;
________________
     * Соответствует оригиналу. - Примечание .     

     
     ;
     

25,6·1000·4,7(45-0,5·4,7)-2,43·1000(45-4,7)·0,5=3158380 Н·мм > 20120·147,5=2967700 Н·мм.

     
     Прочность сечения обеспечена.
     
     Проверка прочности лотка по поперечной силе
     
     Проверку на поперечную силу производим в наиболее опасном сечении II-II с максимальным значением =20,12 кН. Проверим условие
     
     ; =0,628;
     
     ;
     
     ;
     
     ;
     
      0,3·1,23·0,83·17·1000·45=234300 Н > =20120 Н.
     
     В связи с этим расчет на поперечную силу не требуется.
     
     Расчет сечения II-II по образованию трещин
     
     Расчет по образованию трещин выполняем из условия  в соответствии с указаниями СНиП 2.03.01-84, СНиП 2.03.03-85 и п.4.2 настоящих Рекомендаций.
     
     =0,45 кН·м; =1,62 кН·м; =3,58 кН; =13,18 кН;
     
     Определяем , где
     

.

     
     Определяем положение нулевой линии по формуле
     

;

 =22,5 мм;

мм.

;

;

 мм.

 мм;

 мм;

 Н·м =1,11 кН·м.

     
     Определяем  от действия полной нагрузки по формуле (127) СНиП 2.03.01-84
     

, где =123 мм,

     
а  определяем по формуле (132) СНиП 2.03.01-84
     

.

     
     Для прямоугольного сечения:
     
     По формуле (135) СНиП 2.03.01-84 определяем ,
где  МПа;

     , принимаем =1, следовательно, =7,5; =16760(123-7,5)=1935780 Н·мм = 1,94 кН·м.
     
     Таким образом, =1,11 кН·м =1,94 кН·м, трещины в сечении II-II образуются.
     
     Расчет по ширине раскрытия нормальных трещин
     
     Расчет по ширине раскрытия продольных трещин производим в соответствии с п.4.4 настоящих Рекомендаций.
     
     В связи с тем, что лоток для коммуникационных каналов эксплуатируется выше уровня грунтовых вод, то относим его ко 2-й категории трещиностойкости (см. табл.1 разд.1 настоящих Рекомендаций)
     

=0,05 мм; =0,03 мм.

     
     Определим ширину продолжительного раскрытия трещин от действия постоянных и длительных нагрузок
     

,

где =1, как для внецентренно сжатого элемента;
     
     =1,75, как для мелкозернистого бетона группы А;
     
     , как для проволоки периодического профиля.
     
     Коэффициенты ,  определяем по формулам (19) и (20)
     

; ; .

     
     Определяем напряжение . Для этого приводим сечение к фибровому
     
     ;
     
     =22,5 мм;  мм;  мм;  мм;  мм;  мм.
     
     Определяем  по формуле (23)
     

, где .

     
Определяем   
      
     
      мм;  мм;
     
      МПа;
     
      мм.
     
     Определяем  (ширину непродолжительного раскрытия трещин)
     

,

     
где  - ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия (полной) нагрузки;  - начальная ширина раскрытия трещин от постоянных и длительных нагрузок.
     
     Для определения  принимаем =1;
     

 МПа.

     
 мм.

     
     Для определения  принимаем =1
     

 МПа;  мм;  мм.

     
      Таким образом, значения  и  не превышают допустимые значения.
     
     Пример 3. Расчет предварительно напряженной ребристой плиты покрытия
     
     Дано. Сталефибробетонная преднапряженная ребристая плита покрытия размером 5760х3000 мм (рис.13), нагруженная равномерно распределенной нагрузкой =7300 Н/м; бетон мелкозернистый группы А класса по прочности на сжатие В25 (=13,2 МПа, =0,95 при =0,9); фибровая арматура из проволоки диаметром 0,8 мм, длиной 80 мм (=500 МПа, коэффициент фибрового армирования по объему =0,008); напрягаемая арматура в ребрах плиты класса Ат-V (=680 МПа), =254,5 мм (118); натяжение арматуры на упоры формы электротермическим способом.
     
     

Рис.13. Поперечное сечение ребристой плиты покрытия

     
     
     Требуется произвести расчет по прочности нормальных и наклонных сечений, по трещиностойкости и деформативности.
     
     Расчет
     
     Ввиду симметрии сечения расчет ведем для половины сечения плиты.
     
     Определяем геометрические характеристики приведенного сечения, принимая для арматуры
     
     
и для фибры .
     
     Площадь .
     
     Коэффициент фибрового армирования  принимаем отдельно для ребра и полки сечения. По табл.4 определяем  и вычисляем  и :
     
     для ребра ;
     
     для полки ,
     
так как значения  для ребра и полки отличаются незначительно, то в расчет вводим среднее значение

.

     
     Расстояние от центра тяжести до нижней грани равно
     
       мм;
     
      мм.
     
     Момент инерции приведенного сечения равен
          

               

     Определение прочностных характеристик сталефибробетона
     
     Для определения прочности сталефибробетона при растяжении определяем, по какому случаю происходит разрушение.
     

 мм;

     
     , следовательно, разрушение происходит в результате частичного выдергивания фибр из бетона и обрыва остальных.      В этом случав  определяют по формуле (4)
     

,

     
в данном случае =1,0.
     
     Так как в полке и ребре ориентация фибр различная, то  определяется отдельно для полки и ребра.
     
     Расчетное сопротивление фибробетона растяжению в ребре: МПа;

в полке:   МПа.

     Расчетное сопротивление сталефибробетона сжатию определяем по формуле (6)
     

;

     
для ребра =0,513; ;

;

     
для полки =0,634; =0,113; =3,39.

      МПа;
     
      МПа.
     
     Определяем  из условия   при длине натягиваемого стержня =6 м:
     
 МПа, тогда  принимаем равным 450 МПа,
     

.

     
      Потери преднапряжения
     
     Определяем
     
      МПа.
     
     Потери  (по технологии изготовления плиты).
     
     Усилие обжатия  с учетом потерь  равно
     
       H;  его эксцентриситет  мм.
     
     Проверяем максимальное сжимающее напряжение бетона  от действия силы  при
     

 МПа.

     
     Поскольку , требование п.1.29 СНиП 2.03.01-84 выполняется.
     
     Определяем . Для этого вычисляем напряжение в бетоне  в середине пролета от действия силы  и изгибающего момента от собственного веса плиты, равного
     

 Н·м,

     
где =5,7 м - расстояние между прокладками при хранении плиты.
     
     Напряжение  на уровне арматуры (т.е. при  мм) равно
     
      МПа.
     

     Так как ,

     
то  МПа.
     
     Напряжение  с учетом первых потерь
     

 МПа.

     Определяем усилие обжатия с учетом первых потерь напряжений
     

 Н

     
     Эксцентриситет  мм.
     
     Определяем вторые потери напряжений
     
     Потери от усадки с учетом п.8 табл.5 СНиП 2.03.01-84
     

 МПа,

     
     потери от ползучести бетона  с учетом п.9 табл.5 СНиП 2.03.01-84:
     
так как 0,75, то  МПа.
     
     Суммарная величина потерь напряжений
     

 МПа.

     
     Напряжение  с учетом всех потерь
     

 МПа.

     
     Усилие обжатия с учетом всех потерь
     

 Н.

     
     Расчет по прочности сечений, нормальных к продольной оси
     
     Определяем положение границы сжатой зоны из условия
     

;

;

.

     
     Так как условие выполняется, то граница сжатой зоны проходит в полке и расчет производится как для прямоугольного сечения шириной =1490 мм.
     
     Определяем
     

.

     
      Граничное значение относительной высоты сжатой зоны
     

,

     
где =0,8-0,008 =0,8-0,008·13,2=0,695;
.

.

     
     Так как  и сжатая зона находится в пределах полки, прочность сечения определяем из условия 3.10 СНиП 2.03.03-85
     

;

          
т.е. прочность сечения обеспечена.
     
     Расчет по прочности сечений, наклонных к продольной оси элемента
     
     Проверяем условие 3.21 СНиП 2.03.03-85
     

,

     
где ,
     
здесь .

     ;
     
     .
     
      Н.
     
     Проверяем условие =32850 Н < 0,3·1,087·0,868·13,2·60·270=60296 Н; условие выполняется, следовательно, прочность по сжатому бетону между наклонными трещинами обеспечена.
     
      Проверяем условие п.3.22 СНиП 2.03.03-85
     

,

     
где ,
     
здесь  - интенсивность армирования элемента фибрами в поперечном направлении определяется по формуле (49) СНиП 2.03.03-85 и с учетом п.3.21 настоящих Рекомендаций.
     
     При определении  заменяем  на , тогда
     

 МПа.

 Н.

     
     Значение  определяем по формуле (51) СНиП 2.03.03-85
     

 Н.

     
     =32850 Н < 28080+17741=45821 Н, условие выполняется и прочность наклонных сечений обеспечена.
     
     Расчет по образованию трещин
     
     Расчет производим из условия (124) СНиП 2.03.01-84
     

,

     
где  - определяют по формуле (76) СНиП 2.03.03-85

,

     
здесь  в соответствии с формулой (12) равен
     

.

     
     Положение нулевой линии определяем из условия (13)
     

.

     
     Для определения , ,  и  вычисляем коэффициенты фибрового армирования по площади согласно формулам (14)-(17)
     

;

;

.

     
     Значение  находим из уравнения
     

.

     =150 м.
     
     Подставляя значение  в выражение для определения , получаем:
          

          
     Момент внешних сил  от постоянных длительных нагрузок при =1 равен
     
      Н·мм.
    
     Согласно формуле (129) СНиП 2.03.01-84 *. По формуле (132) СНиП 2.03.01-84 находим
________________
     * Соответствует оригиналу. - Примечание .     
        

,

где .  

 мм.

     
     Проверяем условие ;
     

 Н·мм.

     
     Условие не выполняется, следовательно, трещины образуются.
     
     Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси
     
     В соответствии с п.4.4 настоящих Рекомендаций ширина раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента,  определяется по формуле (18)
     

,

     
где =1,0; =1,75; ;
     ;
     
     ;
     
     ;
     
      мм.
     
     Напряжение  определяется по формуле (57) СНиП 2.03.03-85 с учетом пп.4.6 и 4.7 настоящих Рекомендаций
     

,

     
где ,
     
здесь  - момент инерции сечения, приведенного к эквивалентному стальному и включающего в себя площадь сечения фибр, стержневой арматуры, растянутого и сжатого бетона, приведенную к фибровой арматуре (см. рис.8, п.4.6 настоящих Рекомендаций)

     
Тогда  МПа.
     
      Определяем  мм;
     
     , т.е. ширина раскрытия трещин не превышает допустимую , указанную в табл.1 настоящих Рекомендаций.
     
     Расчет по раскрытию трещин, наклонных к продольной оси элемента
     
     Ширина раскрытия наклонных трещин определяется по формуле (24)
     

,

     
где =1,75; =(20-1200·0,0021)·10=15,92·10;  Н; =0,36;
.
     
     Подставляя полученные значения, получим
     

 мм,

     
     что меньше допустимой ширины раскрытия наклонных трещин
     
     =0,05 мм.
     
     Расчет плиты по деформациям
     
     Расчет ведется в соответствии с пп.4.12-4.15 настоящих Рекомендаций. На участках, где образуются нормальные к продольной оси трещины, полная величина кривизны изгибаемых элементов определяется по формуле (72) СНиП 2.03.03-85 с учетом п.4.14 настоящих Рекомендаций
     

,

     
где .
     
     Жесткость  при кратковременном действии нагрузки определяется по формуле (29).
     
     Высота сжатой зоны определяется по формуле
     
      мм.
          

     
      Н·мм.
     
     Значения  определяют по формулам (34) и (35)
     
      Н·мм - при кратковременном действии нагрузки;
     
      Н·мм - при длительном действии нагрузки.
     
     Момент от действия кратковременной нагрузки =53,7 кН·м. Момент от действия постоянных и длительных нагрузок =0,25 кН·м.
     
      мм;
     
      мм;
     
      мм;
     
     * мм;
________________
     * Формула соответствует оригиналу. - Примечание .     

          
     Полное значение кривизны равно
     

 мм.

     
     Определение прогиба в середине пролета производят по формуле (171) СНиП 2.03.01-84
     

,

     
где ,

тогда прогиб плиты равен

 м <  мм,

     
следовательно, прогиб плиты меньше предельно допустимого.
     
     Пример 4. Расчет плиты монолитного днища резервуара
     
     Дано. Монолитное днище резервуара (рис.14). Плита днища плоская толщиной 140 мм из сталефибробетона. Бетон тяжелый класса по прочности на сжатие В25 (=14,5 МПа, =1,05 МПа при =1; =18,5 МПа; =16 МПа; =30·10 МПа). Армирование производится фибрами периодического профиля (=1 мм; =100 мм; =500 МПа; =2·10 МПа). Объемное содержание фибр =0,011. Коэффициент сцепления фибр с бетоном =0,6.
     
     

Рис.14. Плита монолитного днища резервуара

1 - колонна; 2 - фундамент; 3 - утолщение из бетона;
4 - плита днища из сталефибробетона; 5 - арматурная сетка; 6 - слой раствора

     
     
     На днище резервуара действует масса вышерасположенных конструкций покрытия, колонн и земляной засыпки. Значение сосредоточенной нагрузки 90 кН. Усредненное значение отпора грунта на участке под колоннами =0,05 МПа. Значение моментов от расчетных нагрузок в расчетных сечениях I-I, II-II, III-III составляют соответственно 91; 12,6; 6,2 кН·м от нормативных нагрузок - 76; 10,5; 5,2 кН·м.
     
     Требуется произвести расчет:
     
     по прочности нормальных сечений I-I, II-II, III-III;
     
     на продавливание днища под колонной;
     
     по трещиностойкости и ширине раскрытия нормальных трещин в сечении II-II.
     
     Расчет
     
     Определение расчетных характеристик сталефибробетона.
     
     По формуле (3) определяем минимальную длину анкеровки фибр в бетоне
     

;

20,7 мм < =50 мм.

     
      Так как , то расчетное сопротивление сталефибробетона на растяжение определяется по формуле (4)
     

,

     
где =1,0;  определяется по табл.4 в зависимости от величин
     
     ; ; коэффициент =0,571.
     
      МПа.
     
     Определяем значение расчетного сопротивления сталефибробетона сжатию по формуле (6)
     

,

     
здесь =0,571 (см. табл.5).

;

;

 МПа.

     
     Расчет по прочности сечений, нормальных к продольной оси элемента
     
     Сечение I-I.
     
     Расчетный изгибающий момент =91 кН·м. Расчет производим из условия совместной работы фибробетонной плиты днища и бетонного утолщения под плитой на участке под колонной.
     
     Ширину расчетного сечения (см. рис.4 прил.2) принимаем равной =1 м.
     
     Определяем положение нейтральной оси
     

,

     
отсюда  мм.
     
     Определяем несущую способность сечения из условия
     
     
     
     Прочность сечения не обеспечена.
     
     Для увеличения несущей способности днища в нижнюю зону фибробетонной плиты устанавливаем арматурную сетку (комбинированное армирование) из стержней  12 А-III с ячейками 200х200 мм =565 мм на 1 пог.м (=365 МПа). Размер сетки в плане устанавливаем 3х3 м.
     
     Определяем изменение положения нейтральной оси
     
     ;
     
     
     
отсюда .
     
     Определяем граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона  по формуле (2) СНиП 2.03.03-85
     

,

     
где ;

 МПа;

=400 МПа (см. п.3.12 СНиП 2.03.01-84).

.

     
     Таким образом, .
     
     Определяем несущую способность сечения
     

          
________________
     * Соответствует оригиналу. - Примечание .     

     
     В данном случае прочность сечения I-I обеспечена.
     
     Сечение II-II.
     
     Расчетный изгибающий момент =12,6 кН·м, =140 мм. Определяем положение нейтральной оси.
     

 мм,

отсюда .
     
     Определяем несущую способность сечения
     
     
          
     Прочность сечения обеспечена.
     
     Сечение III-III. Расчетный изгибающий момент =6,2 кН·м, =140 мм. Определяем положение нейтральной оси.
     
     ;
     
      мм,
     
откуда .
     
     Определяем граничную высоту сжатой зоны
     

=0,584;  МПа; =400 МПа;

.

.

     
     Определяем несущую способность сечения
     

 кН·м > 6,2 кН·м.

     
     Прочность сечения обеспечена.
     
     Расчет на продавливание
     
     Расчет на продавливание днища под колонной проводим в соответствии с п.3.23 настоящих Рекомендаций и п.3.42 СНиП 2.03.01-84. В рассматриваемом случае сопротивление продавливанию оказывает фибробетонная плита днища, утолщение из неармированного бетона и отпор грунта. Следовательно, условие прочности конструкции на продавливание будет выглядеть так:
     

,

     
где  определяем по формуле (4) с заменой  на =0,597 , =1,7 МПа.
     
     Коэффициент  принимаем как для тяжелого бетона равным 1. Основание под днищем однородное. Усредненное значение отпора грунта принимаем =0,07 МПа.
     
     Определяем значение  и
     
      мм;
     
      мм.
     
     Определяем несущую способность днища при продавливании
     
      кН >900 кН.
     
     Таким образом, прочность на продавливание днища обеспечена.
     
     Расчет по образованию трещин
     
     Расчет по образованию трещин выполнен для сечения II-II из условия  в соответствии с п.4.2 настоящих Рекомендаций и указаниями СНиП 2.03.01-84 и СНиП 2.03.03-85.
     
     Момент внешних сил =16,7 кН·м.
     
     Момент трещинообразования определяем по формуле (75) СНиП 2.03.03-85.
     
     Величину  определяем по формуле (12)
     

.

     
     Положение нулевой линии определяют по формуле
     

;

;

     
;

;

;

 мм.

 мм;

 мм;

 мм.

     Таким образом, трещины в днище образуются.
     
     Расчет по ширине раскрытия нормальных трещин
     
     Расчет проводим в соответствии с п.4.4 настоящих Рекомендаций.
     
     Ширину раскрытия трещин определяем по формуле (18)
     

,

     
где =1 (как для изгибаемого элемента).
     
     В связи с тем, что в резервуар заливается вода и бетон днища находится в водонасыщенном состоянии, то коэффициент  принимаем 1,2. Коэффициенты  и  определяем по формулам (19) и (20).
     

;

;

;

.

     
      Коэффициент  принимаем равным 1, так как и фибры, и стержневая арматура периодического профиля.
     
     Приведенный диаметр  определяем по формуле (22)
     

 мм.

     
     Определяем напряжение
     
     Определяем положение нейтральной оси по формуле (36)
     

,

     
где  мм;
________________
     * Брак оригинала. - Примечание .     

      мм.
     
      м.
     
     Приводим сечение к фибровой арматуре
     

;

 мм;

 мм.

     
     Определяем центр тяжести приведенного сечения
     

 мм;

 мм;

     
 мм.

     
     Определяем момент инерции приведенного сечения по формуле  в соответствии с п.4.7 настоящих Рекомендаций
     

 мм.

     
     Определяем  по формуле (23)
     

 мм.

     
     Определяем напряжение  МПа.
     
     Допустимая ширина раскрытия трещин от действия длительной нагрузки равна
     

 мм.
     

Приложение 3

     
ПРИМЕРЫ ПОДБОРА СОСТАВА СТАЛЕФИБРОБЕТОНА

     
     Пример 1
     
     Требуется подобрать состав сталефибробетона марки М500, жесткостью =20 с при степени насыщения =5% по массе.
     
     Исходные данные и материалы
     
     Вяжущее - цемент марки 400;
     
     заполнитель - кварцевый песок с максимальной крупностью зерен 5 мм и следующими характеристиками: =2,49; =2600 кг/м; =1835 кг/м; =0,294; =8,83 м/кг;
     
     дисперсная арматура - металлические фибры: =30 мм; =0,3 мм.
     
     1. Определяют водоцементное отношение по формуле (42):
     

.

     
     2. По графику на рис.9 находят цементно-песчаное отношение, соответствующее требуемой жесткости сталефибробетонной смеси и рассчитанному
     

.

     
     3. По графику на рис.10 определяют толщину пленки цементного теста на поверхности заполнителей для исходного мелкозернистого бетона в зависимости от найденных  и . Толщина пленки равна 22 мкм.
     
     4. Вычисляют объем цементного теста, необходимый для формирования оптимальной структуры сталефибробетона в расчете на 1 кг заполнителей с учетом влияния дисперсной арматуры
     

 м.

     
     5. Рассчитывают откорректированное цементно-песчаное отношение для сталефибробетона
     

.

     
      6. Определяют расход материалов на 1 м сталефибробетона
     

 кг;

 кг;

 л;

 кг.

     
     Пример 2
     
     Требуется подобрать состав сталефибробетона марки М200 жесткостью =10 с на цементе марки 300. Заполнитель и дисперсная арматура аналогичны материалам для примера 1.
     
     1. Определяют водоцементное отношение
     

.

     
     2. По графику на рис.1 находят цементно-песчаное отношение, соответствующее требуемой жесткости сталефибробетонной смеси и рассчитанному
     

.

     
     3. По графику на рис.2 определяют толщину пленки цементного теста на поверхности заполнителей при найденных  и . Толщина пленки равна 8 мкм.
     
     4. Вычисляют удельный расход цементного теста на 1 кг заполнителей
     

.

     
     5. Откорректированное цементно-песчаное отношение составляет
     

.

     
     6. Расход материалов на 1 м сталефибробетона равен
     

 кг;

 кг;

 л;

 кг.

     
Приложение 4

     
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОНСТРУКЦИЙ
И ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТАЛЕФИБРОБЕТОНА

     
     1. Экономическую эффективность применения сборных конструкций (изделий) из сталефибробетона на стадии проектирования определяют путем сопоставления ее с железобетонной конструкцией-аналогом (изделием-аналогом) действующей типовой серии при условии технической и экономической сопоставимости.
     
     Под технической сопоставимостью конструкций (изделий) понимается: функциональное назначение, характер и величины внешних воздействий, условия эксплуатации в здании (сооружении). Под экономической сопоставимостью конструкций (изделий) понимается: уровень цен и территориальный район, технология изготовления, условия транспортирования и монтажа, долговечность эксплуатации.
     
     При отсутствии в действующей типовой серии конструкции-аналога или изделия-аналога допускается принимать в качестве таковой проект индивидуальной конструкции (изделия) отечественной или зарубежной разработки.
     
     2. В соответствии с "Инструкцией по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений" СН 509-78 (М., Стройиздат, 1979) в качестве основного показателя экономической эффективности конструкции (изделия) принимают приведенные затраты (), которые определяют с учетом стоимости конструкции "в деле", капитальных ремонтов при различной долговечности, капитальных вложений в организацию основного производства и сопряженные отрасли промышленности (металлургическую, цементную, нерудных материалов, химическую и т.д.), эксплуатационных расходов, продолжительности возведения и др. Для взаимозаменяемых конструкций (изделий) из сталефибробетона и железобетона затраты на капитальный ремонт, эксплуатационные расходы и сроки продолжительности их возведения принимают одинаковыми. Тогда приведенные затраты определяют по формуле
     

,                                             (57)

     
где  - расчетная себестоимость -й конструкции (изделия) "в деле", которая отражает прямые затраты себестоимости строительно-монтажных работ, руб.;  - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, равный 0,15;  - капитальные вложения в организацию основного производства и сопряженные отрасли промышленности -й конструкции (изделия), руб.
     
     Расчет ведется по изменяемым элементам затрат.
     
     Экономический эффект от применения -й сталефибробетонной конструкции (изделия) в единичном (на конструкцию или изделие) и годовом исчислении рассчитывают соответственно по формулам
     

;                                         (58)

     
,                                   (59)

     
где  - расчетная себестоимость -й аналоговой конструкции (изделия) "в деле", руб.;  - капитальные вложения в организацию основного производства и сопряженные отрасли промышленности -й аналоговой конструкции, руб.;  - объем применения -й сталефибробетонной конструкции (изделия) в -ом году,
     

,                                                           (60)

     
здесь  и  - срок службы -й конструкции (изделия), соответственно аналоговой и сталефибробетонной.
     
     3. Стоимость конструкции (изделия) "в деле" определяют с учетом отпускных цен на изделия, полуфабрикаты и материалы, расходов по их доставке до строительной площадки, заготовительно-складских расходов, стоимости работ по выведению действующих сметных норм и цен.
     
     При отсутствии цен на одну из сравниваемых конструкций (изделий) стоимость сопоставляемых конструкций (изделий) рекомендуется определять по единой методике, изложенной в "Рекомендациях по определению расчетной себестоимости и трудоемкости изготовления сборных железобетонных конструкций на стадии проектирования" (М., Стройиздат, 1987).
     
     4. Капитальные вложения в организацию основного производства включают в себя затраты на организацию производства конструкций (изделий), полуфабрикатов и материалов, необходимых для изготовления и возведения конструкции (изделия), а также затраты на приобретение монтажных и транспортных средств, строительство ремонтных и обслуживающих предприятий.
     
     5. Капитальные вложения в сопряженные отрасли промышленности определяют по ведомственным нормативам удельных капитальных вложений в производство. При технико-экономических расчетах нормативы удельных капитальных вложений следует принимать по табл.11.


Таблица 11. Удельные капитальные вложения

     
     
     6. Срок службы конструкции (изделия) определяется свойствами конструкционного материала сохранять эксплуатационную пригодность вплоть до предельного состояния, при котором утрачивается эта пригодность и ее восстановление экономически нецелесообразно. Значение  в формуле (60) принимают по нормативным или фактическим данным эксплуатации конструкции (изделия), значение  - по прогнозируемым срокам эксплуатационной пригодности конструкции (изделия) в тех же условиях. Прогнозируемый срок эксплуатационной пригодности сталефибробетонных конструкций (изделий) определяют по результатам предварительных экспериментальных или натурных исследований.
     
     7. Трудоемкость изготовления конструкции (изделия) определяют с учетом затрат труда на основные и вспомогательные технологические и внутризаводские транспортные операции по данным заводов-изготовителей или по специальным методикам.
     
     8. Трудоемкость монтажа конструкции (изделия) определяют по сметным нормам с учетом затрат труда машинистов строительных машин, затрат на укрупнительную сборку, установку конструкций в проектное положение и окраску, включая в необходимых случаях устройство специальных мест или подмостей.
     
     9. Показатели материалоемкости определяют по рабочим чертежам конструкции (изделия) с учетом расходных коэффициентов на материалы.
     
     Пример 1. Сравнение технико-экономических показателей сборной сталефибробетонной ребристой плиты размером 3х6 м, разработанной ЦНИИпромзданий для покрытия промышленных зданий (шифр 161-1.465-70) с типовой сборной ребристой железобетонной плитой размером 3х6 м (ГОСТ 2270.0-77 - ГОСТ 22701.5-77), принятой за аналог. Плиты изготовляют по агрегатно-поточной технологии из бетона марки М350 с подвижностью бетонной смеси 1-3 см при максимальной крупности заполнителя 10 мм. Плиты характеризуются одинаковыми сроками службы, т.е. =1,0. В качестве рабочей арматуры плиты используется стержневая термически упрочненная сталь класса Ат-V (418), в качестве конструктивной: в сталефибробетонной плите стальная фибра диаметром 1 мм и отдельные стержни из стали класса А-III, в железобетонной - сетки, каркасы и отдельные стержни из стали классов А-III и B-I. Отпускная прочность бетона изделий 70%.
     
     Расчеты стоимости "в деле" и трудозатрат произведены на основе "Рекомендаций по определению расчетной себестоимости и трудоемкости изготовления сборных железобетонных конструкций на стадии проектирования" (М., Стройиздат, 1987). При этом стоимость фибры принята 240 руб. за 1 т, а стоимость и трудоемкость ее изготовления соответственно 10 руб. и 8 чел.-ч на 1 т. Введение фибры в бетонную смесь увеличивает себестоимость и трудоемкость ее приготовления на 30%. Затраты на транспорт рассчитаны с учетом перевозки конструкций автотранспортом на расстояние 50 км к месту монтажа. Стоимость монтажа принята по сборнику N 11 "Единых районных единичных расценок" (М., Стройиздат, 1971).
     
     Капитальные вложения в организацию основного производства и в сопряженные отрасли промышленности определены в соответствии с пп.4 и 5.
     
     В табл.12 приведены технико-экономические показатели для сборных ребристых плит размером 3х6 м из сталефибробетона и железобетона (плита-аналог). В данном случае эксплуатационные расходы и влияние продолжительности строительства принимались одинаковыми и в приведенных затратах не учитывались.
     

Таблица 12. Технико-экономические показатели сборных ребристых плит размером 3х6 м для покрытий промзданий

________________
     * Соответствует оригиналу. - Примечание .     
     
     
     Пример 2. Проведено сравнение технико-экономических показателей ребристой плиты, армированной стальной фиброй из отработанных канатов по ТУ 67-797-86 с типовой железобетонной плитой размером 3х6 м, принятой за аналог в примере 1.
     
     Стоимость фибры принята 90 руб. за 1 т. Остальные показатели приняты такими же, как и в примере 1.
     
      Использование для изготовления стальной фибры отработанных канатов дает право не учитывать капитальные вложения в их производство.
     
     Основные результаты расчета приведены в табл.13
     

Таблица 13. Технико-экономические показатели сборных ребристых плит размером 3х6 м для покрытий промышленных зданий